Dynamiques des dendro-microhabitats dans les forêts tempérées de montagne : mise au point d'un indicateur de biodiversité et impact sur les stratégies de conservation

par Anthony Letort

Projet de thèse en Biodiversité-Ecologie-Environnement

Sous la direction de Benoit Courbaud (csv).

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Chimie et Sciences du Vivant , en partenariat avec IRSTEA Grenoble (laboratoire) et de Ecosystème montagnard (equipe de recherche) depuis le 02-11-2015 .


  • Résumé

    Les microhabitats liés aux arbres, dits dendro-microhabitats, tels que les cavités, les fissures et les champignons se développant sur les troncs, ont des fonctions d'abri, de nutrition et de reproduction pour de nombreuses espèces d'oiseaux, d'insectes et de petits mammifères. Les dendro-microhabitats forment aujourd'hui des indicateurs de biodiversité révélant la présence potentielle d'espèces clefs de l'écosystème forestier. Les dynamiques forestières (croissance des arbres, mortalité et régénération) et les pratiques de gestion sylvicole influencent le nombre de dendro-microhabitats. Il a été démontré que l'occurrence des dendro-microhabitats varie selon la taille des arbres et les espèces d'arbres. De plus, les dendro-microhabitats disparaissent quand l'arbre meurt ou quand l'arbre est récolté. La conservation de la biodiversité peut donc être améliorée par des pratiques de gestion qui évitent de récolter les arbres porteurs de dendro-microhabitats (approche de conservation). C'est dans cette optique que le maintien de plusieurs arbres par hectare est imposée pour obtenir les certifications de gestion durable de la forêt. Malgré tout, les connaissances sur la dynamique des dendro-microhabitats sont peu nombreuses. L'utilisation des dendro-microhabitats comme indicateurs de biodiversité est donc freinée par manque de connaissances sur la longévité de ces structures. Par ailleurs, les stratégies de conservation ont été créées de manière empirique et beaucoup d'exploitants forestiers demeurent réticents à les adopter tant que leur efficacité, leur coût et leur durabilité ne sont pas évaluées. Les objectifs de cette thèse sont d'enrichir notre connaissance de la dynamique des dendro-microhabitats dans les forêts tempérées de montagne, afin, d'une part, de créer un index de biodiversité prenant en compte leurs flux, et, d'autre part, d'évaluer les stratégies de conservation. Le doctorant aura pour mission d'améliorer le modèle d'occurrence des dendro-habitats mis au point en 2014, en reliant la probabilité d'apparition sur un arbre au diamètre de l'arbre, au nombre de dendro-microhabitats déjà en place, et aux espèces. Le cadre est celui de la statistique bayésienne. Nous avons utilisé une base de données dans laquelle les dendro-microhabitats avaient été comptés à une date unique, et tous regroupés sous la même modalité sans distinction de type. Le doctorant participera à développer une nouvelle base de données standardisée à l'échelle européenne et il réalisera une deuxième batterie d'observations 5 ans après. Il évaluera notre modèle et l'adaptera aux différents types de dendro-microhabitats (cavités hautes, cavités basses, fissures, ... etc.) Ensuite, le doctorant combinera ce modèle d'apparition des dendro-microhabitats avec notre simulateur individu-centré de dynamique forestière Samsara.2. Il conduira des expériences de simulation pour analyser comment les flux de dendro-microhabitats varient spatialement, en fonction des dynamiques démographiques (croissance, mortalité, régénération) et des stratégies de gestion. Pour cela, le doctorant mettra au point des plans expérimentaux efficients et utilisera les analyses de sensibilité. A partir de cette expérimentation, il développera un index de biodiversité en reliant leur persistance aux caractéristiques de distribution des dendro-microhabitats (i.e. nombre, diversité et distribution parmi les arbres de tailles différentes). Il pourra ainsi évaluer l'efficacité (nombre et diversité des dendro-microhabitats), le coût (perte de production de bois), et la durabilité (équilibre des flux de dendro-microhabitats) des pratiques de gestion forestière, en fonction du nombre, des espèces, de la distribution des tailles, et de la distribution spatiale des arbres porteurs conservés. Le doctorant évaluera par simulation les stratégies de gestion proposées par les acteurs de la forêt en Rhône-Alpes (ONF, CRPF, COFORET, PNR des Bauges). Nous avançons l'hypothèse que la biodiversité peut être améliorée à faible coût par de petites modifications de ces stratégies.

  • Titre traduit

    Dynamics of tree microhabitats in temperate mountain forests: Use as an indicator of biodiversity And impact of retention management strategies.


  • Résumé

    Tree related microhabitats (TReMs) such as cavities, cracks and fungi developing on trunks are used for shelter, nutrition and reproduction by many species of birds, insects and small mammals. They are considered as biodiversity indicators revealing the potential presence of key forest species. Forest dynamic processes (tree growth, mortality and regeneration) and management practices impact TReMs within a stand. TReMs occurrence has been shown to be related to tree size and species. Moreover, TReMs are removed from the stand when trees die or are harvested. The conservation of biodiversity in temperate forests can be improved by management strategies that protect trees bearing TReMs from harvesting (Retention approach of forestry). Retention of several trees per ha is mandatory to get sustainable forest management certificates. However, the dynamics of TReMs is largely unknown. The value of TReMs as biodiversity indicators is limited by the fact that we do not know the durability of these structures. Moreover, retention strategies have been elaborated empirically and many forest managers are reluctant about these approaches because their efficiency, cost and sustainability are unclear. The objectives of this PH.D are to develop our knowledge about the dynamics of TReMs in temperate mountain forests, to develop a biodiversity indicator related to the flux of TReMs within a stand, and to evaluate retention strategies. The PhD student will improve a TReMs appearance model we developed in 2014, relating the probability of appearance of a TReMs on a tree during an elementary time step to tree diameter, increment and species in a Bayesian statistical framework. We used a database where TReMs were observed at a single date and all TReMs were combined. The student will join a European effort to develop a standard TReMs database. He will make a second observation of TReMs on trees after 5 years. He will evaluate our model and adapt it to different types of TReMs (top trunk holes vs. foot holes vs. cracks etc.). The student will then combine this TReMs appearance model with our individual-based simulator of forest dynamics Samsara.2. He will make simulation experiments to analyze how fluxes of TReMs vary among forest stands of different initial structures, demographic rates (growth, regeneration and mortality) and management strategies. These experiments will require the use of statistical methods for numerical experiments such as the design of efficient experimental plans and sensitivity analysis. From this experiment, he will develop an index of biodiversity by relating TReMs distribution characteristics (i.e. number, diversity and distribution among trees of different sizes) to TMH persistency within a stand. He will then evaluate the efficiency (TReMs number and diversity), cost (loss of wood production) and sustainability (balance of TReMs fluxes) of management strategies varying by number, species, size distribution and spatial distribution of retained habitat trees. The student will then evaluate by simulation management strategies proposed by forest actors in Rhône-Alpes (ONF, CRPF, COFORET, PNR des Bauges). We hypothesize that biodiversity can be improved at low costs by small modifications of these strategies.