Offre de Thèse : Ripisylves & Changements Climatiques

Résilience des hydroécosystèmes forestiers ripuaires en contexte de changements climatiques – NB : Contrat Cifre en cours d’élaboration et sous réserve de la validation de l’Agence Nationale de la Recherche et de la Technologie (ANRT)

Contexte de la thèse

Les vallées alluviales en climat tempéré, comme sous de nombreux autres types de climat, ont une vocation forestière. Les alluvions arrachées à différents types de substrats géologiques que le cours d’eau traverse y forment des couches souvent profondes, de nature, texture et taille très hétérogènes, tant verticalement qu’horizontalement. Ce substrat est généralement bien drainé, alimenté en eau par la nappe alluviale et par la rivière en période de crue. Elle bénéficie de conditions climatiques locales particulières à la faveur de la topographie ; il en résulte des gradients écologiques latéraux souvent très marqués. Les vicissitudes historiques du cours d’eau ont pu ajouter de la complexité, par exemple au niveau d’anciens méandres ou affluents taris, où des dépressions marécageuses peuvent s’être formées. A ces gradients latéraux se combine un gradient longitudinal, principalement déterminé par les caractéristiques hydrogéologiques du cours d’eau, mais aussi par l’occupation du sol et les activités humaines siégeant en amont. C’est dans cette dimension que le cours d’eau et sa forêt riveraine prennent toute leur dimension de « corridor écologique », participant à la fois à la « trame bleue » et à la « trame verte » qui interagissent en permanence pour déterminer, non seulement la fonctionnalité du corridor, mais aussi la biodiversité et les services écosystémiques délivrés par l’hydro-écosystème forestier alluvial.

Les vallées alluviales ont aussi une très longue histoire d’anthropisation, les premières sociétés humaines ayant choisi ces sites fertiles pour y installer leurs cultures, au prix d’une déforestation plus intense que partout ailleurs et d’une « domestication » des cours d’eau. Aujourd’hui encore, les vallées alluviales concentrent beaucoup de villes et de villages, qui disputent la place aux champs, aux prairies et aux cultures ligneuse (notamment la populiculture). Dans ces paysages fortement anthropisés, les forêts alluviales et ripisylves occupent désormais une place marginale, mais néanmoins essentielle au fonctionnement de l’hydro-écosystème forestier. Aujourd’hui, celui-ci doit faire face à une nouvelle menace : les changements climatiques. Cette menace se traduit par de nouvelles contraintes biologiques et écologiques sur la forêt, directes et indirectes. Les contraintes directes incluent les épisodes récurrents de sécheresse et, a contrario, de fortes crues. Les contraintes indirectes concernent, entre-autres, les maladies émergentes (e.g. chalarose du frêne), les attaques de ravageurs (e.g. hanneton et chenille processionnaire sur chêne), les invasions biologiques (e.g. Acer negundo). L’ensemble des nouvelles contraintes s’exerçant sur l’hydro-écosystème forestier alluvial pose inévitablement la question de sa résilience et, éventuellement, de sa nécessaire adaptation aux changements climatiques dans l’optique de maintenir un fonctionnement optimal et de conserver les services écosystémiques qu’ils délivrent aux sociétés humaines. C’est dans ce contexte que s’inscrit le projet de thèse.

Objectifs

L’objectif principal du projet de thèse est de poser des bases pour une réflexion à moyen terme, centrée sur les régions Hauts-de-France et Grand Est de l’Agence de l’eau Seine Normandie, qui identifie les enjeux majeurs de recherche opérationnelle nécessaire à la maintenance du fonctionnement des hydro-écosystèmes forestiers alluviaux dans une vision globale (vallée alluviale et ripisylve).

Les objectifs opérationnels sont les suivants :

1. La réalisation d’un état de l’art sur les connaissances relatives aux conséquences du changement climatique sur les forêts alluviales et ripisylves, ainsi que des expérimentations déjà menées à l’échelle nationale et européenne.
2. Une étude rétrospective de la dynamique passée des communautés forestières sur les bassins versants de l’Oise et de la Marne en réponse aux précédentes crises écologiques (i.e. changements climatiques récents, graphiose de l’orme). Cette étude procède d’une approche d’écologie historique à partir de relevés phytosociologiques anciens, suffisamment bien géoréférencés pour que les sites puisent être relocalisés et à nouveau relevés. Les changements entre les deux inventaires seront analysés à la lumière des changements environnementaux, en particulier climatiques.
3. L’établissement d’un diagnostic de la situation locale pour les ripisylves et forêts alluviales, des tendances dynamiques et des risques, incluant les gradients microclimatiques. Il s’agira d’appréhender les milieux des territoires concernés (Oise et Marne) en lien avec les acteurs du territoire, syndicats de rivières et autres collectivités, acteurs de gestion d’espace naturels pour identifier, d’une part, les problèmes constatés et les risques pour la ressource en eau et les milieux (qualité des milieux, biodiversité et corridors écologiques), d’autre part, les conséquences de ces changements sur la gestion de ces milieux (entretien courant, restauration des habitats, plantation, etc.) en croisant avec les documents de planifications existants. Quelques sites pourront être équipés de capteurs (piézométriques et microclimatiques notamment) pour un suivi diachronique.
4. Une analyse comparative de la composition et du fonctionnement des forêts alluviales sous différents contextes macro-climatiques, européens et extra-européens. Cette étude mobilisera des données écologiques en provenance de différents types de forêts alluviales en s’attachant à définir les niches climatiques des espèces ligneuses dominantes et leur apport fonctionnel à l’écosystème, en vue d’identifier des espèces candidates, indigènes ou exotiques, dans des régions au climat plus « chaud et sec », susceptibles d’être utilisées pour adapter les forêts alluviales aux changements climatiques actuels. L’intérêt de créer des arboretums en milieu alluvial pour suivi des dynamiques induites par les changements climatiques pourra être discuté.

Profil recherché

Formation de niveau bac + 5 (Master 2 recherche ou professionnel, dernière année d’école d’ingénieur) dans le domaine de l’écologie avec un intérêt prononcé pour le terrain et l’analyse de données.

Compétences requises

• Notions sur le fonctionnement des hydrosystèmes et des bassins versants ;
• Notions d’écologie générale, d’écologie forestière et d’écologie du paysage ;
• Géomatique (ArcGIS ou QGis) et analyses spatiales sous SIG ;
• Biostatistiques et maîtrise de la programmation sous R ;
• Bionnes connaissances en botanique (flore vasculaire) ;
• Bonne maîtrise de l’anglais (lu, parlé et écrit).

Savoir être

• Autonomie ;
• Esprit de synthèse ;
• Intérêt pour l’interdisciplinarité ;
• Aisance à l’oral et qualités rédactionnelles ;
• Travail en équipe : l’étudiant(e) en thèse travaillera en collaboration avec une équipe pluridisciplinaire de chercheurs (écologie, géographie) et de professionnels (ingénieurs d’une agence de l’eau).

Informations complémentaires

La thèse se déroulera en alternance entre le laboratoire et l’entreprise d’accueil, pour une durée 3 ans. Rémunération selon la grille ANRT en vigueur. L’étudiant(e) en thèse sera rattaché à l’École Doctorale Sciences, Technologie, Santé (EDSTS) à Amiens.

Date limite de candidature

Le 20 Août 2021

Candidature

Envoyer CV et lettre de motivation aux adresses ci-dessous :

Laboratoire d’accueil : Université de Picardie Jules Verne, Unité « Ecologie et Dynamique des Systèmes Anthropisés” (EDYSAN, UMR 7058 CNRS), 1 rue des Louvels, 80037 Amiens Cedex 1

Contacts : jonathan.lenoir@u-picardie.fr, guillaume.decocq@u-picardie.fr (03.22.82.77.61)

Entreprise partenaire : Agence de l’eau Seine Normandie, 2 rue du Docteur Guérin, 60200 Compiègne

Contact : pascale.mercier@aesn.fr (03.44.30.41.11)

Le travail sera mené en lien avec le CNRS de Montpellier (Isabelle Chuine), l’INRAE d’Orléans (Marc Vilar) et l’INRAE de Nancy (Benoît Marçais).

PhD Position on Forest Microclimate and Biodiversity Under Anthropogenic Climate Change

The research unit “Ecologie et Dynamique des Systèmes Anthropisés” (EDYSAN) is launching an open call for a PhD position in Ecology & Biostatistics. We are looking for a PhD candidate interested in climate change biology, forest sciences and statistical modelling. The PhD position is part of a research project entitled “Impacts of Microclimatic Processes on foRest bIodiversity redistributioN under macroclimaTe warming” (IMPRINT) and funded by the Agence National de la Recherche (ANR).

Context and description of the PhD position:

Species distribution models (SDMs), the toolbox to project biodiversity redistribution under anthropogenic climate change, are based on ambiant-air temperature (i.e. macroclimate) but fail to capture the local variability of microclimatic conditions. Yet, these local variations can lead to huge differences between apparent temperatures near the ground (i.e. the temperature conditions experienced by living organisms in their habitats) and air-temperatures measured by meteorological weather stations. This is especially true in the understory of forest ecosystems, which are decoupled from exterior climatic fluctuations and where management practices will have a prominent role in mediating the processes underlying microclimate. Very recent progress has been made to interpolate microclimate at very fine spatial resolution by combining in-situ microclimate measurements with fine-grained environmental variables derived from remotely sensed images such as light detection and ranging (LiDAR) images. However, these fine-grained spatial interpolations are not dynamic over time and unlikely to reflect the long-term dynamic of climate but rather the weather conditions that prevailed during the year the microclimatic data where recorded. Did sub-canopy temperature conditions increased as much as the warming trend observed in several networks of weather stations during the last decades? How forest-dwelling species are responding to long-term changes in microclimatic conditions below the forest canopy? Within the framework of IMPRINT, the PhD thesis will provide answers to these research questions, by combining: (i) in-situ microclimate measurements (both temperature and humidity near the ground); (ii) high-resolution LiDAR images; and most important (iii) long-term synoptic data from a network of permanent weather stations installed close to forest ecosystems (RENECOFOR). Throughout her/his PhD, the candidate will set up and coordinate two national networks of in-situ forest microclimate measurements. The first network, level I sites, aims at capturing the entire macroclimatic gradient covered by deciduous temperate forest in France. The candidate will be able to rely on an existing network (RENECOFOR) of 102 long-term (since 1995) permanent plots, which are not yet equipped with miniature data loggers. The second network, level II sites, aims at capturing the variability in forest microclimatic conditions due to forest management practices, ranging from very open forest stands to very dense and closed forest stands. To reach this aim, the PhD candidate will install a network of 60 permanent plots along a gradient of canopy closure within each of three large forests in France (FD de l’Aigoual, FD de Blois, FD de Mormal), dominated by oak and beech and managed by the French National Forest Service (ONF). Each plot will be equipped with miniature data loggers to record microclimatic conditions every hour. Forest inventory surveys as well as floristic surveys and arthropod surveys will be performed throughout the PhD thesis. Based on the data collected in the field, the candidate will model forest microclimatic conditions over time and its impact on the redistribution of forest-dwelling species under anthropogenic climate change.

Location of the 48 sites (a) from the forest ecosystem research network (RENECOFOR) which are located in temperate deciduous forests in France, of which 3 (Mormal, Blois, Aigoual) are equipped with long-term weather stations: (b) CHP59; (c) CHS41; and (d) HET30. Two putative windows of 2 km × 2 km each are displayed: one for model calibration and one for model validation. One putative window in Mormal shows the putative locations of miniature data-logger and biodiversity surveys (e) with a zooming window on one of these locations (f). Maps were drawn by Emilie Gallet-Moron.

The candidate is expected to have the following qualifications:

• A degree in forest sciences, ecology or environmental sciences;
• Basic knowledge and interest in modeling and advanced statistical analyses;
• Coding skills in Free and Open Source environments (e.g. R);
• Experience in remote sensing or GIS software;
• Good oral and written communication skills in English;
• Strong collaborative skills;
• Ability to be autonomous.

In addition to these qualifications, we recommend the candidate to have a driving licence and preferably have her/his own car. Indeed, there will be numerous field trips to several forest sites throughout France, some located very far from the lab in Amiens. All field trip expenses (i.e. travel, food and accommodation expenses) as well as any participation to workshops and conferences throughout the PhD thesis duration will be covered by the research budget, which is funded by the ANR.

Supervisors and collaborators:

The candidate will be supervised by Jonathan Lenoir (JL, full researcher at CNRS), Ronan Marrec (RM, assistant professor at Jules Verne University of Picardy) and Guillaume Decocq (GD, full professor at Jules Verne University of Picardy), in close collaboration with Emilie Gallet-Moron (EGM, GIS engineer at Jules Verne university of Picardy), Fabien Spicher (FS, assistant engineer at Jules Verne University of Picardy) and Vincent le Roux (VLR, assistant professor at Jules Verne University of Picardy). At a national level, the PhD candidate will benefit scientific and technical supports from Sylvie Durrieu (full researcher at IRSTEA Montpellier) and Samuel Alleaume (research engineer at IRSTEA Montpellier), both experts in remote sensing technologies (i.e. airborne and terrestrial LiDAR). At the international level, the PhD candidate will have the opportunity to interact with several close collaborators, including: Pieter De Frenne from Gent University (Belgium); Jonas Lembrechts From Antwerp University (Belgium); Kristoffer Hylander from Stockhom University (Sweden); and Miska Luoto from the University of Helsinki (Finland).

Where:

The candidate will be based within the research unit « Ecologie et Dynamique des Systèmes Anthjropisés » (EDYSAN, CNRS, Jules Verne University of Picardy, Amiens, France). EDYSAN is a young, diverse, vibrant and international research unit which research focuses on the impact of global change drivers (climate change, land-use changes and biological invasions) on forest ecosystems and agricultural landscapes.

When:

The PhD position should optimally start on January 6th 2020. For further information, please contact: Dr. Jonathan Lenoir (jonathan.lenoir@u-picardie.fr).

Duration:

Three years

Gross salary:

2 135 EUR/month

Application procedure:

To apply to this PhD position, you will need to send your application through the CNRS job portal, available both in French and in English. Scroll down towards the bottom of the webpage to find the “Search our Job Offers” button and look for this PhD position that should appear on the CNRS job portal from 1st October 2019 and should remain active for 21 days. You will need to register in the CV database and submit your application files via the CNRS job portal. To register, go to the “Candidate Area” at the bottom of the CNRS job portal and follow the instructions to create your own account. Please upload your CV together with a cover letter and the contact information of 3 references. For more information, you may contact Jonathan Lenoir (jonathan.lenoir@u-picardie.fr). The application deadline is October 22nd 2019.

Wanted: Samples of a Few European Forest Herbs

Dear European researchers, foresters and colleagues, I would like to make a call for participation in sampling plant material from either Geum urbanum or Oxalis acetosella, which are two forest herbs (see pictures below) widely distributed throughout Europe (see maps below). Within the framework of his PhD thesis here in Amiens, Pedro Poli is working on the phylogeography of these two forest herbs. For that reason, we need samples from as many different locations as possible to cover each species range in Europe. We would be very grateful if you could help us in this endeavor.

Geum urbanum L. (Source: Wikimedia Commons)

Global distribution of Geum urbanum

Oxalis acetosella L. (Source: Wikimedia Commons)

Global distribution of Oxalis acetosella

If, like me, it happens that you visit forests during your working hours (e.g., while working in the field) or free time (e.g., while reconnecting with Mother Earth) and that you encounter, by chance or not, a population of Geum urbanum or Oxalis acetosella, then it would be really nice if you could collect fresh material. By the way, beware of Ixodes ricinus while sampling in forests: it is the peak season right now. This tiny and nasty vampire is always hiding somewhere in the dense vegetation of the forest understory. Fight him/her back: dress up with colorful gears to spot him/her before he/she bites you and wear long sleeves.

A nice forest patch very close to where I live in Picardy (Bois de Vadencourt)

Several individuals of Geum urbanum within a patch of Mercurialis perennis

The protocol is super simple. You just need to carry about 15 to 20 envelops with you and a pen to write down sample IDs. That is it for the sampling material, but you can also carry a GPS device with you to record the precise geographical coordinates of your sampling sites (that would be awesome). Once you have the sampling material ready and you have found a population of Geum urbanum or Oxalis acetosella, you may start collecting up to three or four fresh leaves from 15 (or more) different individuals. The only requirement for sampling is that the collected individuals from the focal population or locality should not be too close from each others (cf. at least 5-m to 10-m apart) to avoid collecting clones of the same individual. Once you have collected enough fresh leaves (best is to collect the youngest leaves) from one individual of a given population, then you just have to put the collected leaves of the sampled individual in one envelop labelled with the name of the species and the running number of the sampled individual: easy, no? You can also add absorbent paper within the envelop if the leaves are wet. This will help to absorb the humidity.

Labelled envelops containing fresh and young leaves of Geum urbanum

Close-up on the content of one envelop

Fifteen individuals is our minimum requirement for the sample size but you can collect up to 20 if you want. Once you are done, then put all your 15 (or more) envelops (remember to use one small envelop per collected individual) in a bigger envelop addressed to Pedro Poli, UR EDYSAN (UMR 7058 CNRS-UPJV), Université de Picardie Jules Verne, 33 Rue Saint Leu, 80000Amiens, France.

Where to send the sampled material?

Before putting the letter to the post, do not forget to provide the geographical coordinates (latitude and longitude) of the sampled population together with your name and the date you sampled the material. You can either write it directly on a piece of paper that you will then insert into the envelop or you can also use Google Earth to mark the sampled location (using a pin or digitizing a polygon of the sampled area if you prefer) with the geographical coordinates of the location, the date and your name somehow visible on the screen and print it before inserting it into the envelop. You are also very welcome to send the .kml file by email to pedro.poli@u-picardie.fr so that we know you sent us some material by mail.

Geographical coordinates of the sampled location

If you are keen, you are very welcome to sample more than one population or location. The more populations from very different geographical contexts we have, the better.

Thanks in advance for your help and contribution.

Call for a 3-yr PhD Position in Ecology, Phylogeography and Landscape Genetics

Title

Incorporating Phylogeographic infOrmation into niche moDels to improve species re-distribution projections under climAte waRming and habitat fragmentation: the Case of forest-dwelling specIes across European agricultural landscapeS [PODARCIS]

Aim

Climate warming and habitat fragmentation are two key components of global change that push species to redistribute or evolve to adapt to the new conditions (Lenoir & Svenning, 2015; Pecl et al., 2017). To hindcast and forecast species redistribution under past and future environmental conditions, respectively, the state-of-the-art is to use species distribution models (SDMs) (Guisan & Zimmermann, 2000). However, traditional SDMs assume that individuals from all populations of a given species respond equally to environmental changes although different populations from the same species may respond differently to environmental changes (Valladares et al., 2014). The most recent scientific literature on SDMs suggests that incorporating intraspecific variation into SDMs leads to less pessimistic redistribution projections (Pearman et al., 2010; Oney et al., 2013). Both phylogeography (Guiller & Madec, 2010; Guiller et al., 2012) and landscape genetics can provide spatially and temporally explicit information on the genetic structure and differences among populations of the same species that could be used to incorporate intraspecific variation into SDMs and thus improve redistribution projections under climate change. This PhD project entitled PODARCIS specifically aims at incorporating intraspecific variation data obtained from a union of phylogeography and landscape genetics (Rissler, 2016) into SDMs. PODARCIS is part of the EU (BiodivERsA) project Woodnet and the regional (Hauts-de-France) project Pegase. Three model species of European temperate forests will be studied throughout the PhD project: the plants Geum urbanum and Oxalis acetosella characterized by different dispersal capacities as well as the tick Ixodes ricinus considered as the main vector of the Lyme Borreliosis in Western Europe and thus implying potential public health hazards. PODARCIS rests on three basic pillars:

• Phylogeography and historical demography to determine the phylogeographic structure of each species and to disentangle the relative impacts of past versus current climatic changes in shaping the geographic distributions of genealogical lineages;
• Fundamental ecology to develop SDMs adapted to each genealogical lineage and to compare these lineage-specific SDMs to classical SDMs at different periods (Pleistocene and Anthropocene);
• Landscape genetics to identify landscape and environmental features that constrain genetic connectivity and thus to account for dispersal and gene flow across the landscape.

Keywords

Climate change, ecoepidemiology, forest ecosystems, landscape genetics, phylogeography, population genetics, spatial statistics, species distribution modelling

Qualifications

The candidate is expected to have good training in statistics or mathematical modelling and have a strong background in ecology or evolutionary biology (population genetics and phylogeography). Typical PhD candidates will have a master degree in ecology or evolutionary biology. Basic knowledge and interest in ecology and landscape genetics is required. Experience in molecular genetics and GIS knowledge will be further appreciated. Programming skills in Free and Open Source Software (FOSS) such as in the R and GRASS environments will be a clear advantage. Teamwork skills, curiosity, autonomy at work as well as good oral and written communication skills in English will also be valued.

Supervision

The student will be hosted within the research unit EDYSAN (Ecologie et Dynamique des Systèmes Anthropisés, FRE 3498 CNRS – UPJV, head Prof. Guillaume Decocq), 33 rue Saint Leu, 80000 Amiens, France. EDYSAN is a young, diverse, vibrant and international research community with strong collaborative interdisciplinary ties within and beyond Amiens.

• Main supervisor: Annie Guiller (Professor), annie.guiller@u-picardie.fr, 03 22 82 75 76
• Cosupervisor: Jonathan Lenoir (Associate Professor), jonathan.lenoir@u-picardie.fr, 03 22 82 54 67

Application

Applications (letter, CV and 2 contacts for references) should be sent to Annie Guiller, Jonathan Lenoir and Guillaume Decocq (guillaume.decocq@u-picardie.fr) no later than June 15. The selected candidate will have an audition with the Doctoral Department at UPJV (Université de Picardie Jules Verne, Amiens) in the beginning of July and, if successful, will start in September 2017.

References

• Guiller & Madec (2010). Historical biogeography of the land snail Cornu aspersum: a new scenario inferred from haplotype distribution in the Western Mediterranean Basin. BMC Evolutionary Biology, 10: 18
• Guiller et al. (2012) Tracing the invasion of the Mediterranean land snail Cornu aspersum aspersum becoming an agricultural and garden pest in areas recently introduced. PLoS ONE, 7: e49674
• Guisan & Zimmermann (2000) Predictive habitat distribution models in ecology. Ecological Modelling, 135: 147–186
• Lenoir & Svenning (2015). Climate-related range shifts – a global multidimensional synthesis and new research directions. Ecography, 38: 15–28
• Oney et al. (2013). Intraspecific variation buffers projected climate change impacts on Pinus contorta. Ecology and Evolution, 3: 437–449
• Pearman et al. (2010). Within-taxon niche structure: niche conservatism, divergence and predicted effects of climate change. Ecography, 33: 990–1003
• Pecl et al. (2017). Biodiversity redistribution under climate change: Impacts on ecosystems and human well-being. Science, 355: eaai9214
• Rissler (2016). Union of phylogeography and landscape genetics. PNAS, 113: 8079–8086
• Valladares et al. (2014). The effects of phenotypic plasticity and local adaptation on forecasts of species range shifts under climate change. Ecology Letters, 17: 1351–1364

 

The Niche Concept under Contemporary Climate Change

I’m proud to announce the forthcoming PhD defense of Safaa Wasof who did her PhD under my supervision at Jules Verne University of Picardie (UPJV) within the research unit “Ecologie et dynamique des systèmes anthropisés” (Edysan, FRE3498 CNRS-UPJV). Safaa’s PhD defense is scheduled on Friday 27 November at 9H00 am at the Faculty of Pharmacy (Pôle Santé Saint Charles, 1 Rue des Louvels, 80037 Amiens Cedex, France). If you are somewhere around at that time, you are welcome to join. Please find below a short summary written by Safaa. You can also read more on Safaa’s work by downloading her papers on (i) “Disjunct populations of European vascular plant species keep the same climatic niches” and (ii) “Ecological niche shifts of understorey plants along a latitudinal gradient of temperate forests in north-western Europe“, both published in Global Ecology and Biogeography.

Ecological niche under climate change: conservatism and role in the biodiversity-ecosystem functioning relationship

Abstract: The scientific literature has shown a revival of interest in the concept of the ecological niche for the recent decades. This interest was largely promoted by the increasing use of species distribution models (SDMs) to inform conservation and management strategies in relation to climate change. In this thesis, I studied and used the concept of the ecological niche to answer two research questions which are heavily debated in ecology: the niche conservatism hypothesis and the relationship between biodiversity and ecosystem functioning. The first part of my work provides the first large-scale (i.e. Europe) assessment of the niche conservatism hypothesis between distinct populations of the same species and for a large number of vascular plant species (389 species) in their native geographical range. Main results from this work suggest that niche conservatism of vascular plant species is a widespread phenomenon. However, we also found that regional differences in niche width and optimum are common suggesting that other processes including adaptive responses are at play. Hence, while we conclude positively on the legitimacy of SDMs for predicting future species distributions, our results nevertheless show the importance of considering regional variations in the key parameters of species’ realized niche (cf. niche width and optimum) as well as the key mechanisms governing them (e.g. local adaptation), in order to accurately predict how these regional subtleties within the ecological space translate into the geographical space. In the second part of my thesis, I incorporated the concept of the ecological niche into the relationship between biodiversity and the net production of aboveground biomass in understory plant communities of temperate deciduous forests in Northern France. For this purpose, we first built a new set of diversity indices capturing the idea of ecological-niche diversity and then used it as an alternative or a complementary facet of biodiversity to test its relative importance for standing biomass in comparison with other facets of biodiversity that are more commonly used in ecology (cf. taxonomic and functional diversity). Among other things, results from this work highlight the importance of considering the ecological niche of species (sensu Hutchison) as an alternative and complementary facet of biodiversity having an important impact on ecosystem functioning, particularly the net production of aboveground biomass within the forest herb layer. These new findings suggesting a strong niche conservatism and supporting the idea to use the concept of the ecological niche as a facet of biodiversity will improve our understanding and our predictions of the effect of climate change on biodiversity and therefore on ecosystem functioning.

Keywords: community ecology, ecological niche, climate change, niche conservatism, biodiversity, vascular plants, forest.

Supervisors: Dr. Jonathan Lenoir & Prof. Guillaume Decocq, UR “Ecologie et dynamique des systèmes anthropisés” (Edysan, FRE 3498 CNRS), Jules Verne University of Picardie.

Exam committee: Prof. Antoine Guisan, Department of Ecology & Evolution, University of Lausanne; Prof. Martin Diekmann, Institute of Ecology, University of Bremen; Prof. Jean-Claude Gégout, UR “Laboratoire d’étude des resources forêts bois” (UMR 1092 LERFoB), AgroParisTech-ENGREF.

Importance du Concept de Niche Ecologique en Contexte de Changement Climatique

Je suis fier d’annoncer que Safaa Wasof, étudiante en thèse à l’Université de Picardie Jules Verne (UPJV) dans l’unité de recherche “Ecologie et dynamise des systèmes anthropisés” (Edysan, FRE3498 CNRS-UPJV), soutiendra sa thèse publiquement le 27 Novembre prochain, à 9H00, en salle des thèses de la Faculté de pharmacie (Pôle Santé Saint Charles : 1 rue des Louvels, 80037 Amiens Cedex 1). Si vous êtes de passage dans les environs vous êtes la/le bienvenu(e). Ce fût un réel plaisir pour moi de travailler aux côtés de Safaa durant ces quatre dernières années (Octobre 2011 – Octobre 2015) et de co-encadrer son travail de thèse dont vous trouverez un résumé écrit par Safaa ci-dessous. Vous trouverez également plus d’informations sur les travaux de Safaa en lisant ses articles intitulés (i) “Disjunct populations of European vascular plant species keep the same climatic niches” et (ii) “Ecological niche shifts of understorey plants along a latitudinal gradient of temperate forests in north-western Europe“, tout deux publiés dans la revue Global Ecology and Biogeography.

La niche écologique en contexte de changement climatique : conservatisme et rôle dans la relation biodiversité-fonctionnement de l’écosystème

Résumé : Ces dernières décennies le concept de niche écologique a connu un véritable regain d’intérêt dans la littérature scientifique. Cet intérêt a été largement promu par l’utilisation croissante des modèles de distribution d’espèces (SDMs) pour informer sur les défis de conservation et de gestion liés aux changements globaux. Dans cette thèse, j’ai étudié et utilisé ce concept de niche écologique pour répondre à deux questions de recherches faisant l’objet d’importants débats en écologie : le conservatisme de la niche écologique et la relation entre biodiversité et fonctionnement de l’écosystème. Le premier volet de mes travaux a ainsi fournit une première estimation globale de l’hypothèse de conservation de la niche entre des populations distinctes de la même espèce et ce chez un grand nombre d’espèces vasculaires (389 espèces) dans leur aire géographique d’indigénat. Cette partie a permis de mettre en évidence que le conservatisme de la niche climatique réalisée est un phénomène répandu. Toutefois, des différences régionales dans les paramètres synthétiques de la niche (cf. l’amplitude et l’optimum de la niche) étaient fréquentes laissant la possibilité d’une adaptation locale potentielle des populations végétales au sein de chaque région. Ces résultats renforcent la légitimité des SDMs, mais ils montrent néanmoins l’importance de considérer les variations régionales de l’amplitude et de l’optimum de la niche réalisée des espèces, ainsi que les mécanismes clés qui les régissent (comme l’adaptation locale), dans les prédictions des SDMs quand il s’agit de traduire ces subtilités régionales dans l’espace géographique. Dans le deuxième volet de ma thèse, je me suis ensuite intéressée à utiliser le concept de niche écologique au service de l’étude de la relation entre biodiversité et un aspect particulier du fonctionnement des écosystèmes : la production nette de biomasse aérienne au sein de la strate herbacée forestière. Nous avons pour cela développé et intégré, pour la première fois, la notion de diversité des niches écologiques comme facette alternative ou complémentaire de la biodiversité et avons comparé son importance vis-à-vis des autres facettes de la biodiversité utilisées plus communément en écologie (cf. diversité taxonomique et fonctionnelle). Entre autres choses, cette partie a permis de démontrer l’importance de considérer la niche écologique des espèces (sensu Hutchison) en tant que facette de la biodiversité ayant un rôle important dans le fonctionnement de l’écosystème, plus particulièrement la production nette de biomasse aérienne des communautés végétales du sous-bois forestier. Dans un contexte de changement climatique, évaluer et étudier les conséquences éventuelles d’un degré élevé de conservatisme de la niche vis-à-vis des conditions climatiques sur la distribution des espèces et donc sur la biodiversité, ainsi que de comprendre la relation entre biodiversité et le fonctionnement de l’écosystème sont deux étapes incontournables pour améliorer notre compréhension ainsi que nos prédictions de l’effet du changement climatique sur la biodiversité et donc sur le fonctionnement des écosystèmes.

Mots-clés : biomasse, biodiversité, changement climatique, conservation de la niche, écologie des communautés, écologie fonctionnelle, écologie végétale, écosystème forestier, niche écologique, plantes vasculaires, productivité.

Encadrants : Dr. Jonathan Lenoir & Prof. Guillaume Decocq, UR “Ecologie et dynamique des systèmes anthropisés” (Edysan, FRE 3498 CNRS), Université de Picardie Jules Verne.

Membres du jury : Prof. Antoine Guisan, Department of Ecology & Evolution, University of Lausanne; Prof. Martin Diekmann, Institute of Ecology, University of Bremen; Prof. Jean-Claude Gégout, UR “Laboratoire d’étude des resources forêts bois” (UMR 1092 LERFoB), AgroParisTech-ENGREF.