Modélisation de la dynamique invasive du cerisier tardif (Prunus serotina Ehrh. ) en système forestier tempéré à deux échelles spatiales

par Emmanuelle Sebert-Cuvillier

Thèse de doctorat en Sciences. Mathématiques

Sous la direction de Guillaume Decocq, Olivier Goubet et de Frédéric Paccaut.

Soutenue en 2008

à Amiens .

mots clés

• Cerisier tardif
• Plantes -- Invasion -- Modèles mathématiques

Résumé

Ce travail propose de modéliser la dynamique invasive du cerisier tardif, Prunus serotina Ehrh. , une espèce d'origine nord-américaine, à deux échelles spatiales hiérarchisées. Après une description de l'espèce invasive et de l'écosystème envahi (la forêt de Compiègne, Oise, France), la nature mathématique de ce système dynamique est analysée et confrontée aux modèles de la littérature. Pour comprendre la dynamique locale (parcelle forestière) d'une population de Prunus serotina, un modèle démographique stochastique est d'abord élaboré, qui utilise une matrice de Lefkovitch reprenant les 11 stades du cycle de vie de l'espèce. Les analyses mathématiques du modèle permettent de relier la probabilité d'invasion à un seuil critique de fréquence des perturbations et d'identifier les stades critiques du cycle. L'invasion est ensuite appréhendée à une échelle paysagère, ce qui nécessite la construction préalable d'un indice d'invasibilité des parcelles. Cet indice est incorporé à un modèle matriciel déterministe, où la dispersion de l'espèce par les différents vecteurs fait appel à des fonctions log-normales. Ce modèle paysager permet d' appréhender l'influence de l'hétérogénéité environnementale et de la gestion forestière sur la propagation de l'espèce dans le temps et l'espace. Finalement, un modèle complet, baptisé PRUNUS, est obtenu en incorporant le modèle local dans le modèle paysager. Une analyse de sensitivité permet d'identifier les facteurs clés du phénomène invasif, susceptibles d'être invariants d'un système à l'autre. Moyennant certains ajustements, PRUNUS pourrait être appliqué à d'autres cas d'invasions biologiques et constituer un outil de gestion pertinent.

Titre traduit

Modelling the invasion dynamics of the American black cherry (Prunus serotina Ehrh. ) in a temperate forest at two spatial scales

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