Histoire Et Dynamique Des Forêts Anciennes Du Nord De La France Par L’Étude Des Archives Du Sol
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Histoire et dynamique des forêts anciennes du nord de la France par l’étude des archives du sol. Approche méthodologique et statistique de la pédoanthracologie. Thomas Feiss To cite this version: Thomas Feiss. Histoire et dynamique des forêts anciennes du nord de la France par l’étude des archives du sol. Approche méthodologique et statistique de la pédoanthracologie.. Biodiversité et Ecologie. Université de Picardie Jules Verne, 2016. Français. tel-01429642 HAL Id: tel-01429642 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01429642 Submitted on 9 Jan 2017 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. Thèse de Doctorat Mention Sciences Ecologiques Spécialité écologie historique présentée à l’Ecole Doctorale en Sciences, Technologie et Santé (ED 585) de l’Université de Picardie Jules Verne par Thomas FEISS pour obtenir le grade de Docteur de l’Université de Picardie Jules Verne Histoire et dynamique des forêts anciennes du nord de la France par l’étude des archives du sol. Approche méthodologique et statistique de la pédoanthracologie. soutenue le 3 octobre 2016, après avis des rapporteurs, devant le jury d’examen : M. J.L. DUPOUEY, Directeur de recherche Rapporteur Mme B. TALON, Maître de conférences Rapporteur Mme M.C. BAL-SERIN, Maître de conférences Examinateur M. J. BURIDANT, Professeur Examinateur M. G. DECOCQ, Professeur Directeur Mme H. HOREN, Maître de conférences Co-directeur Thèse de Doctorat – Thomas FEISS - 2016 2 | P a g e Thèse de Doctorat – Thomas FEISS - 2016 Cette thèse a été préparée au sein de l’unité de recherche Ecologie et Dynamique des Systèmes Anthropisés (CNRS-FRE 3498 EDYSAN), 1 rue des Louvels 80037 Amiens Cedex. 3 | P a g e Thèse de Doctorat – Thomas FEISS - 2016 4 | P a g e Thèse de Doctorat – Thomas FEISS - 2016 « Si vous voulez trouver les secrets de l’Univers, pensez en termes d’énergie, de fréquence, d’information et de vibration. » - Nicolas TESLA 5 | P a g e Thèse de Doctorat – Thomas FEISS - 2016 6 | P a g e Thèse de Doctorat – Thomas FEISS - 2016 Remerciements Je tiens tout d’abord à remercier mes directeurs de thèse Guillaume DECOCQ et Hélène HOREN du laboratoire EDYSAN pour m’avoir offert l’opportunité de réaliser un doctorat et avoir mis à ma disposition les moyens nécessaires pour travailler dans de bonnes conditions et m’avoir permis, à plusieurs reprises, de communiquer sur ma recherche par le biais de colloques internationaux. Merci également pour l’aide à la publication scientifique et à la rédaction de ce manuscrit. Merci également à Boris BRASSEUR et Jérôme BURIDANT pour leur aide tant sur le terrain que dans les réflexions formulées. Merci à Jonathan LENOIR pour sa précieuse aide statistique ainsi qu’à Emilie GALLET- MORON pour ses talents de cartographe mis à ma disposition. Toute ma gratitude également à Claire DELHON, Marie-Claude BAL-SERIN et Vincent ROBIN pour leurs conseils et leur soutien dans le domaine de l’anthracologie. Je remercie encore Henri BEAUGRAND, étudiant de BTS, ainsi que Marie COUELLIER, étudiante de Master, pour leur participation dans la collecte des échantillons et dans l’extraction des charbons. J’adresse ma reconnaissance au Ministère de l’Enseignement et de la Recherche pour avoir financé mon Doctorat 3 années ainsi qu’à Mme Marie-France RUBIELLO, directrice adjointe du LEGTA des Vosges de Mirecourt, qui m’a confié un poste d’enseignant afin de financer mes 2 années supplémentaires de Thèse. Enfin, un tendre merci à ma compagne Joanna BEAUMONT pour m’avoir soutenu, encouragé et aidé durant ces quelques cinq années de travail. 7 | P a g e Thèse de Doctorat – Thomas FEISS - 2016 8 | P a g e Thèse de Doctorat – Thomas FEISS - 2016 Résumé L’écologie historique retrace l’évolution des écosystèmes et paysages dans le temps tout en considérant l’influence des pratiques humaines. C’est une approche pluridisciplinaire à laquelle nous avons associé la pédoanthracologie particulièrement encline à reconstituer les écosystèmes forestiers anciens. Cependant, la question de sa représentativité écologique se pose afin d’évaluer sa contribution réelle à la compréhension des interactions homme-forêt passées dans le contexte de la forêt feuillue tempérée européenne. Par ce travail, notre objectif était de mettre au point un nouveau protocole d’échantillonnage doté d’une méthode d’analyse des données empruntée à l’écologie afin de s’assurer de la représentativité des données pédoanthracologiques quantitatives et taxonomiques. En adéquation avec cet objectif, ce sont deux forêts anciennes du nord de la France qui ont été choisies : Compiègne et Saint Gobain. Nous avons exploré les archives anthracologiques de chaque massif en considérant l’impact stationnel sur la végétation. Trois types de sol ont ainsi été prospectés : podzols, cambisols et luvisols. Un protocole original a été établi, couplant une approche verticale, fosse pédologique (2.25 m²), à une approche horizontale s’appuyant sur un maillage tarière (1000 m²) des horizons superficiels du sol (0-20 cm). Pour mesurer la représentativité de l’échantillonnage, chaque litre prélevé a été traité individuellement. Les charbons en ont été extraits pour mesurer les anthracomasses dont l’autocorrélation spatiale a été testée par l’indice I de Moran. Pour Compiègne, les identifications taxonomiques ont été réalisées pour déterminer les richesses spécifiques. Nous avons utilisé les courbes de raréfactions et la partition additive de la diversité pour analyser la représentativité des efforts d’échantillonnage en nombre de litres et de charbons. Quinze fragments ont ensuite été sélectionnés et datés au radiocarbone et l’ensemble des résultats finalement confronté aux données archéologiques et historiques incluant les images Lidar. Les résultats de l’autocorrélation spatiale indiquent que la distribution des charbons est aléatoire et hétérogène à plusieurs échelles de mesure. Les perturbations pédologiques et biologiques (bioturbation, répartition des arbres brûlés) sont probablement la cause de cette absence globale de patron spatial. Concernant la richesse taxonomique, elle augmente plus rapidement avec les tarières même si elles recueillent moins de taxons que les fosses. Les efforts d’échantillonnage sont insuffisants pour les fosses et doivent être adaptés en fonction des horizons. Seules les tarières ont atteint des seuils de représentativité. L’effort minimal d’échantillonnage est influencé par la méthode de prélèvement ainsi que le contexte pédologique. Nous constatons que l’emploi combiné des deux méthodes de prélèvements rend mieux compte de la diversité anthracologique que l’une ou l’autre appliquée séparément. Les prélèvements horizontaux sont pertinents dans la prise en compte de la variabilité spatiale et l’apport de nouveaux taxons enrichissant les inventaires des fosses. La stratégie d’échantillonnage pédoanthracologique se révèle cruciale car elle détermine les résultats obtenus. La synthèse des données apportées par les différentes approches, nous permet de situer la recolonisation forestière du territoire compiégnois durant le haut Moyen-Âge puis l’établissement d’un massif très ouvert de type chênaie-bétulaie façonné par les droits d’usages jusqu’à la fin du Moyen-Âge et enfin l’installation d’une forêt fermée de type hêtraie-chênaie du XVIIIème siècle jusqu’à nos jours. L’écologie historique peut alors employer la pédoanthracologie comme une source fiable d’informations venant parfaitement se corréler avec les hypothèses et scenarii des autres disciplines telles que l’histoire et l’archéologie dans la reconstitution de l’histoire des paysages et des écosystèmes forestiers du nord de la France et de l’ouest Européen. MOTS CLEFS : Ecologie historique, Anthracologie, Courbe de raréfaction, Effort d’échantillonnage, Autocorrélation spatiale, Ecosystème forestier, Usage passé du sol, Impact de l’homme, Evolution de la végétation. 9 | P a g e Thèse de Doctorat – Thomas FEISS - 2016 Abstract Historical ecology traces the evolution of ecosystems and landscapes in time while taking into consideration the influence of human practices. To this cross-disciplinary approach, we added another convergence in associating pedoanthracology which aims acutely at reconstructing ancient forest ecosystems. However, the question of its representativeness arises to assess the real contribution of pedoanthracology in understanding past human-forest interactions in context of European temperate deciduous forest. Through this work, our goal was to develop a new sampling protocol based on a data analysis methodology taken from ecology to ensure the representativeness of taxonomic and quantitative pedoanthracological data. To be consistent with this purpose, two ancient forests of northern France were chosen: Compiègne and Saint Gobain. We explored the archives of each anthracological massif considering the pedological impact on vegetation. Three soil types have been prospected: podzols, cambisols and luvisols. An original mixed protocol was established combining a vertical methodology, soil pits (2.25 m²), with a horizontal procedure based on a