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Le travail accompli dans le cadre de cette thèse de doctorat débouche sur une synthèse de nombreux modèles utilisables pour simuler la dynamique des écosystèmes forestiers, allant des modèles agrégés aux modèles individuels spatialisés. Les modèles ont tous été soigneusement étudiés, la plupart d’entre eux ont été effectivement programmés et analysés, et une extension des modèles par trouée dans une perspective de spatialisation a été proposée. Deux approches conceptuelles différentes de spatialisation ont été envisagées. La première, orientée espace, qui consiste à discrétiser l’espace forestier en cellules régulières et à faire une association du type une cellule / un arbre, conduit à un réseau d'automates cellulaires. La seconde, orientée individu, qui consiste à donner aux arbres [...]

Le travail accompli dans le cadre de cette thèse de doctorat débouche sur une synthèse de nombreux modèles utilisables pour simuler la dynamique des écosystèmes forestiers, allant des modèles agrégés aux modèles individuels spatialisés. Les modèles ont tous été soigneusement étudiés, la plupart d’entre eux ont été effectivement programmés et analysés, et une extension des modèles par trouée dans une perspective de spatialisation a été proposée. Deux approches conceptuelles différentes de spatialisation ont été envisagées. La première, orientée espace, qui consiste à discrétiser l’espace forestier en cellules régulières et à faire une association du type une cellule / un arbre, conduit à un réseau d'automates cellulaires. La seconde, orientée individu, qui consiste à donner aux arbres des coordonnées spatiales, conduit à un modèle centré individu spatialisé. Chaque approche a été mise en œuvre et cela a conduit à deux modèles légèrement différents dont les résultats de simulation ont été comparés en analysant les évolutions temporelles des surfaces terrières spécifiques et les distributions spatiales des individus. Une extension supplémentaire vers un modèle de simulation à l'échelle du paysage a ensuite été proposée en introduisant le relief et ses effets sur l'ensoleillement et l'humidité. Des tests de sensibilité des modèles aux conditions initiales, aux valeurs des paramètres et aux conditions aux limites ont été effectués. Des tests de validation des modèles montrent que les propriétés du peuplement qui émergent des interactions locales entre individus voisins sont en accord avec une connaissance établie dans la communauté écologique, ce qui est encourageant.

The work carried out within this Ph.D. thesis leads to a synthesis of many models that can be used for simulating the dynamics of forest ecosystems, going from aggregated models to spatially-explicit individual-based models. The models were all carefully studied, most of them were actually programmed and analysed, and an extension of the gap models toward spatialisation was proposed. Two different conceptual approaches for spatialisation are possible. The first one is space-oriented, consists in a segmentation of space into regular cells and an association cell / tree, and leads to a cellular automata network. The second one is individual-oriented, consists in giving the trees a location in space, and leads to a spatially-explicit individual-based model. Both approaches were considered and two slightly different models were developed. Both models were simulated, and the temporal evolutions of specific basal area and the spatial distribution of individuals were compared. A further extension toward a simulation model at the landscape scale was proposed, introducing the effects of topography on light and water resources. Sensitivity tests of the models to initial conditions, values of the parameters and boundary conditions, were performed. Validation tests indicate that properties of the populations that emerge from the local interactions among individuals are consistent with the knowledge of ecologists, which is encouraging.