Echantillonnage et déterminants de la biodiversité en forêt tempérée Frédéric Archaux To cite this version: Frédéric Archaux. Echantillonnage et déterminants de la biodiversité en forêt tempérée. Sciences de l’environnement. HDR en Sciences de la Vie, Université d’Orléans, 2019. tel-02610208 HAL Id: tel-02610208 https://hal.inrae.fr/tel-02610208 Submitted on 16 May 2020 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. UNIVERSITÉ D’ORLÉANS Unité de Recherche Ecosystèmes Forestiers (EFNO) – Irstea Nogent- sur-Vernisson HDR présentée par : Frédéric ARCHAUX soutenue le : 16 décembre 2019 Discipline/ Spécialité : Sciences de la vie Echantillonnage et déterminants de la biodiversité en forêt tempérée RAPPORTEURS : Françoise BUREL Directrice de Recherches, CNRS Rennes-1 Jean-Claude GEGOUT Professeur, AgroParisTech Nancy Aurélien BESNARD Maître de conférence, EPHE Montpellier _________________________________________________________________ JURY : Aurélien BESNARD Maître de conférence, EPHE Montpellier Françoise BUREL Directrice de Recherches, CNRS Rennes-1 Jean-Claude GEGOUT Professeur, AgroParisTech Nancy Romain JULLIARD Professeur, MNHN Paris François LIEUTIER Professeur, Université d’Orléans Christelle ROBINET Directrice de Recherches, INRA Val de Loire 2 Table des matières I. Avant-propos ...................................................................................................................... 5 II. Introduction ........................................................................................................................ 6 a. Une lente prise de conscience de notre impact sur la nature ........................................ 6 b. Quantifier l’ampleur de la perte de biodiversité ............................................................ 7 c. Des représentations théoriques des populations et des communautés ........................ 8 d. De la niche au modèle statistique, significativité et magnitude ................................... 10 e. Significativité et magnitude .......................................................................................... 11 f. L’érosion de la biodiversité dans le contexte forestier métropolitain.......................... 12 III. Echantillonnage de la biodiversité : choix méthodologiques ....................................... 14 a. Choix des taxons ............................................................................................................ 16 b. Erreurs de détection et d’identification ........................................................................ 20 Pourquoi se préoccuper de la non-exhaustivité des relevés de biodiversité ? ............... 20 Quel niveaux d’erreur de détection et d’identification pour les relevés floristiques ? ... 22 Comment prendre en compte la non-exhaustivité des relevés de biodiversité ? ........... 25 Autres exemples d’effet opérateurs : les relevés de microhabitats des arbres .............. 29 c. Spécialisation d’habitat et autres traits écologiques .................................................... 33 d. Messages clés du chapitre ............................................................................................ 39 IV. Effet des pratiques de gestion forestière sur la biodiversité ........................................ 40 a. Effets génériques de la gestion forestière sur les caractéristiques et le fonctionnement des écosystèmes forestiers .................................................................................................. 40 b. Influence de la composition et de la structure des peuplements ................................ 42 Caractéristiques des peuplements et passereaux forestiers le long de deux gradient altitudinaux alpins ............................................................................................................ 42 Importance du type de peuplement en futaie régulière et en conversion pour les chauves-souris en forêt de Cîteaux .................................................................................. 44 Importance de la composition et de la structure des peuplements sur les oiseaux et les chauves-souris en forêt gérée et en arrêt de gestion ...................................................... 45 Les peupleraies cultivées, des forêts de substitution pour la flore et les oiseaux ? ........ 47 La dynamisation de la sylviculture, au bénéfice de la biodiversité du sol ? .................... 50 c. Favoriser le maintien des arbres porteurs de microhabitats en forêt gérée ? ............. 55 d. La mécanisation de la récolte de bois menace-t-elle la flore ?..................................... 59 e. Faut-il réduire les populations d’ongulés pour préserver le sous-bois et l’avifaune qui en dépend ? .......................................................................................................................... 65 f. Messages clés du chapitre ............................................................................................ 73 V. Effet des usages passés et du paysage sur la biodiversité ............................................... 74 3 g. Les lisières forestières, un habitat en soi ? ................................................................... 74 h. Faut-il sanctuariser la forêt ancienne ? ......................................................................... 81 i. Faut-il privilégier la qualité des habitats, leur quantité ou leur connectivité ? ............ 90 j. Quelle réponse microévolutive des espèces à la fragmentation des habitats ? .......... 94 k. Comment identifier les fragments d’habitats et les corridors à conserver en priorité ? 96 l. Messages clés du chapitre ............................................................................................ 99 VI. Perspectives et pistes de recherches .......................................................................... 100 a. Echantillonnage et suivi de biodiversité ..................................................................... 100 Mieux exploiter le potentiel des sciences participatives ............................................... 100 Représentation de données de biodiversité .................................................................. 101 Capteurs automatiques de biodiversité ......................................................................... 103 b. Facteurs de forçages de la biodiversité forestière, de la parcelle au paysage ........... 104 Facteurs de forçage sur la diversité et l’abondance locale ............................................ 104 Forçage climatique ......................................................................................................... 105 Vers la dynamique de métapopulations et de métacommunautés .............................. 106 c. Scénarios de biodiversité ............................................................................................ 107 VII. Références citées ........................................................................................................ 111 VIII. Curriculum Vitae ...................................................................................................... 120 4 I. Avant-propos L’habilitation à diriger des recherches est un diplôme particulier, une sorte de validation des acquis de l’expérience. Il s’agit de dresser une synthèse de l'activité scientifique du postulant qui démontre in fine sa capacité à encadrer des doctorants à travers l’exposé de ses travaux ainsi des perspectives qu’il entrevoit à ses recherches. Une grande liberté est laissée au postulant pour le mémoire. J’ai hésité entre deux options : focaliser la rédaction sur une thématique restreinte (en l’occurrence en écologie du paysage) ou couvrir la majorité des thématiques sur lesquelles j’ai eu l’occasion de travailler. J’ai opté pour cette seconde voie qui me semblait plus honnête pour décrire le chercheur que je suis : - Un ingénieur-chercheur revendiquant une vision élargie de mon domaine, utile pour dialoguer avec des gestionnaires d’espaces naturels et des décideurs, plutôt qu’une hyper-spécialisation académique ; - Un naturaliste généraliste appréciant la possibilité de raisonner simultanément sur des pans de biodiversité terrestre et aérienne, du myrtil à la myrtille, de la locustelle à la barbastelle ; - Un praticien statisticien intéressé par l’échantillonnage et la modélisation sous diverses formes, mêlant si besoin empirisme et écologie virtuelle ; - Un chercheur curieux qui apprécie travailler avec des collègues et contribuer à révéler les talents des étudiants qui acceptent de relever les défis qu’on leur propose. J’ai fait un second choix, celui de proposer un récit essentiellement ancré sur les publications auxquelles je suis associé, en retenant pour chacune quelques résultats saillants et une ou deux illustrations. Le texte relève ainsi plus du bilan d’activité que d’une vision holistique de l’écologie des communautés. J’ai cependant introduit de manière systématique chacune des thématiques brièvement donnant des éléments de contexte et quelques références clés. D’une certaine façon, l’ordre dans