Expansion et régression des espèces végétales forestières en contexte de changement climatique / Emilien Kuhn (2015)

Public ISBD Titre : Expansion et régression des espèces végétales forestières en contexte de changement climatique Type de document : texte imprimé Auteurs : Emilien Kuhn, Auteur ; Jean-Claude Gegout, Directeur de thèse Editeur : Nancy [France] : AgroParisTech Année de publication : 2015 Autre Editeur : Nancy [France] : Ecole doctorale RP2E (Ressources Procédés Produits Environnement) Importance : 1 vol. (294 p.) Langues : Français (fre) Catégories : Thésaurus Agrovoc Ecologie Végétale ; Distribution géographique Liste Plan de classement 181.2 (Relations avec les facteurs climatiques. Naturalisation Se référer de préférence, si possible, aux subdivisions de 4. En ce qui concerne l'Influence de la pollution du milieu voir 181.45) [Classement GFDC] RAMEAU Écologie végétale ; Niche écologique ; Thèses et écrits académiques Résumé : Le changement climatique est considéré comme un risque majeur pour la pérennité de la biodiversité : des taux élevés d’extinction d’espèces ont été prédits pour le siècle à venir. Le réchauffement climatique récent est déjà à l’origine de déplacements d’espèces, d’évolutions de la richesse spécifique et de remaniements des communautés. Ces changements résultent de phénomènes de colonisation et/ou d’extinction, pourtant ces derniers ainsi que leurs conséquences sur la viabilité à long terme des espèces n’ont jamais été étudiés de façon directe et conjointe. Cette étude a été menée à l’aide de plus de 200 000 inventaires floristiques forestiers couvrant le territoire français de 1914 à 2014 et par l’utilisation d’une méthode d’appariement géographique et temporel des placettes non permanentes d’où proviennent les relevés. Nous avons tout d’abord montré que les déplacements des espèces végétales forestières en réponse au réchauffement climatique récent résultaient de modifications des deux processus de colonisation et d’extinction. Si, à l’échelle de l’espèce, les changements observés dans les processus d’extinction et de colonisation ne sont pas liés, ils sont d’une amplitude similaire pour l’ensemble des espèces étudiées. L’analyse des changements de composition des communautés montre cependant que ces changements ne sont pas uniformes sur l’ensemble du territoire français. En effet, nous avons observé une diminution du nombre d’espèces adaptées aux climats froids sur l’ensemble du territoire alors que le nombre d’espèces adaptées aux climats chauds n’a augmenté qu’en montagne. Cette différence est à l’origine d’une diminution de la richesse spécifique observée en plaine et d’une augmentation en montagne. Ceci se traduit par (i) une diminution de la fréquence des espèces montagnardes sur l’ensemble du territoire, (ii) une diminution en plaine et une stabilité en montagne de la fréquence des espèces sub-montagnardes et (iii) une augmentation en montagne ainsi qu’une stabilité en plaine de la fréquence des espèces de plaine. Finalement, nous avons montré que les évolutions récentes des aires de répartition des espèces sub-montagnardes étaient cohérentes avec les prédictions issues de modèles de distribution. A terme, ces changements pourraient entrainer une disjonction de leur distribution qui formerait alors un ensemble dans les massifs montagnards du sud de l’Europe et un autre en Europe du nord. Ces travaux ont permis de confirmer les menaces qui pèsent sur la flore forestière : la perte de biodiversité en plaine et le risque d’extinction des espèces de climat froid. Ils ont également permis d’analyser plus finement les processus à l’origine du déplacement des espèces végétales forestières en réponse au réchauffement climatique récent et ouvrent ainsi la porte à une compréhension des mécanismes de réponse des espèces aux changements environnementaux. Climate change is considered as a major threat for the sustainability of biodiversity: high species’ extinction rates have been predicted for the next century. Recent climate change has already driven shifts of species’ ranges, changes in species richness and reshuffling of communities’ composition. These changes result from patterns of colonisation and/or extinction. However, these patterns as well as their consequences for the future viability of species have never been studied as such before. This study was based on more than 200,000 forest floristic inventories across the French territory conducted from 1914 to 2014. Carried out on non permanent plots, floristic inventories have been spatially and temporally paired up to analyse changes in plant species’ composition over time. We first showed that range shifts of forest plant species in response to recent climate warming have been induced by changes in both colonisation and extinction processes. At a species scale these changes in processes of extinction and colonisation were not related but on average for all the studied species the changes were of comparable magnitude. However, observed changes in communities’ composition have shown that these changes were not uniform across the French territory. Indeed, the number of cold-demanding species has decreased throughout the whole studied area whereas the number of warm-demanding species has increased only in mountainous areas. This difference has induced a decrease in species richness in lowlands and an increase in mountains. This phenomenon has resulted in (i) a decrease in the frequency of mountainous species throughout the whole studied area, (ii) a decrease of the frequency of mountainous species in lowlands and its stability in mountains and (iii) an increase of the frequency of lowland species in mountains and its stability in lowlands. Finally we showed that observed recent changes in the distribution of sub-mountainous plant species were concordant with the predictions of distribution models. In the future these changes could induce the disjunction of their ranges in two distinct populations on a European scale: one would be restricted to southern mountain ranges and the other would be localised in northern Europe. This work confirms threats weighting on the forest flora: a loss of biodiversity in lowlands and a risk of extinction for cold-demanding species. Our results have given a more precise insight into processes inducing the shifts of forest plant species in response to recent climate change. They pave the way towards a mechanistic understanding of species’ response to environmental changes. Type de document : Thèse Permalien de la notice : https://infodoc.agroparistech.fr/index.php?lvl=notice_display&id=188423 Expansion et régression des espèces végétales forestières en contexte de changement climatique [texte imprimé] / Emilien Kuhn, Auteur ; Jean-Claude Gegout, Directeur de thèse . - Nancy (France) : AgroParisTech : Nancy (France) : Ecole doctorale RP2E (Ressources Procédés Produits Environnement), 2015 . - 1 vol. (294 p.). Langues : Français (fre) Catégories : Thésaurus Agrovoc Ecologie Végétale ; Distribution géographique Liste Plan de classement 181.2 (Relations avec les facteurs climatiques. Naturalisation Se référer de préférence, si possible, aux subdivisions de 4. En ce qui concerne l'Influence de la pollution du milieu voir 181.45) [Classement GFDC] RAMEAU Écologie végétale ; Niche écologique ; Thèses et écrits académiques Résumé : Le changement climatique est considéré comme un risque majeur pour la pérennité de la biodiversité : des taux élevés d’extinction d’espèces ont été prédits pour le siècle à venir. Le réchauffement climatique récent est déjà à l’origine de déplacements d’espèces, d’évolutions de la richesse spécifique et de remaniements des communautés. Ces changements résultent de phénomènes de colonisation et/ou d’extinction, pourtant ces derniers ainsi que leurs conséquences sur la viabilité à long terme des espèces n’ont jamais été étudiés de façon directe et conjointe. Cette étude a été menée à l’aide de plus de 200 000 inventaires floristiques forestiers couvrant le territoire français de 1914 à 2014 et par l’utilisation d’une méthode d’appariement géographique et temporel des placettes non permanentes d’où proviennent les relevés. Nous avons tout d’abord montré que les déplacements des espèces végétales forestières en réponse au réchauffement climatique récent résultaient de modifications des deux processus de colonisation et d’extinction. Si, à l’échelle de l’espèce, les changements observés dans les processus d’extinction et de colonisation ne sont pas liés, ils sont d’une amplitude similaire pour l’ensemble des espèces étudiées. L’analyse des changements de composition des communautés montre cependant que ces changements ne sont pas uniformes sur l’ensemble du territoire français. En effet, nous avons observé une diminution du nombre d’espèces adaptées aux climats froids sur l’ensemble du territoire alors que le nombre d’espèces adaptées aux climats chauds n’a augmenté qu’en montagne. Cette différence est à l’origine d’une diminution de la richesse spécifique observée en plaine et d’une augmentation en montagne. Ceci se traduit par (i) une diminution de la fréquence des espèces montagnardes sur l’ensemble du territoire, (ii) une diminution en plaine et une stabilité en montagne de la fréquence des espèces sub-montagnardes et (iii) une augmentation en montagne ainsi qu’une stabilité en plaine de la fréquence des espèces de plaine. Finalement, nous avons montré que les évolutions récentes des aires de répartition des espèces sub-montagnardes étaient cohérentes avec les prédictions issues de modèles de distribution. A terme, ces changements pourraient entrainer une disjonction de leur distribution qui formerait alors un ensemble dans les massifs montagnards du sud de l’Europe et un autre en Europe du nord. Ces travaux ont permis de confirmer les menaces qui pèsent sur la flore forestière : la perte de biodiversité en plaine et le risque d’extinction des espèces de climat froid. Ils ont également permis d’analyser plus finement les processus à l’origine du déplacement des espèces végétales forestières en réponse au réchauffement climatique récent et ouvrent ainsi la porte à une compréhension des mécanismes de réponse des espèces aux changements environnementaux. Climate change is considered as a major threat for the sustainability of biodiversity: high species’ extinction rates have been predicted for the next century. Recent climate change has already driven shifts of species’ ranges, changes in species richness and reshuffling of communities’ composition. These changes result from patterns of colonisation and/or extinction. However, these patterns as well as their consequences for the future viability of species have never been studied as such before. This study was based on more than 200,000 forest floristic inventories across the French territory conducted from 1914 to 2014. Carried out on non permanent plots, floristic inventories have been spatially and temporally paired up to analyse changes in plant species’ composition over time. We first showed that range shifts of forest plant species in response to recent climate warming have been induced by changes in both colonisation and extinction processes. At a species scale these changes in processes of extinction and colonisation were not related but on average for all the studied species the changes were of comparable magnitude. However, observed changes in communities’ composition have shown that these changes were not uniform across the French territory. Indeed, the number of cold-demanding species has decreased throughout the whole studied area whereas the number of warm-demanding species has increased only in mountainous areas. This difference has induced a decrease in species richness in lowlands and an increase in mountains. This phenomenon has resulted in (i) a decrease in the frequency of mountainous species throughout the whole studied area, (ii) a decrease of the frequency of mountainous species in lowlands and its stability in mountains and (iii) an increase of the frequency of lowland species in mountains and its stability in lowlands. Finally we showed that observed recent changes in the distribution of sub-mountainous plant species were concordant with the predictions of distribution models. In the future these changes could induce the disjunction of their ranges in two distinct populations on a European scale: one would be restricted to southern mountain ranges and the other would be localised in northern Europe. This work confirms threats weighting on the forest flora: a loss of biodiversity in lowlands and a risk of extinction for cold-demanding species. Our results have given a more precise insight into processes inducing the shifts of forest plant species in response to recent climate change. They pave the way towards a mechanistic understanding of species’ response to environmental changes. Type de document : Thèse Permalien de la notice : https://infodoc.agroparistech.fr/index.php?lvl=notice_display&id=188423

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Réponse spatio-temporelle de la végétation forestière au réchauffement climatique : Evaluation du remaniement de la végétation et caractérisation de l'effet des facteurs écologiques et géographiques le modulant à l'échelle de l'espèce et des communautés / Romain Bertrand (2012) 

Public ISBD Titre : Réponse spatio-temporelle de la végétation forestière au réchauffement climatique : Evaluation du remaniement de la végétation et caractérisation de l'effet des facteurs écologiques et géographiques le modulant à l'échelle de l'espèce et des communautés Type de document : texte imprimé Auteurs : Romain Bertrand, Auteur Editeur : Nancy [France] : AgroParisTech Année de publication : 2012 Importance : 1 vol. (309 p.) Format : 30 cm Note générale : Thèse soutenue publiquement le 7 novembre 2012 Langues : Français (fre) Catégories : Autres descripteurs AIRE DE REPARTITION Thésaurus Agrovoc Changement climatique Liste Plan de classement 181.2 (Relations avec les facteurs climatiques. Naturalisation Se référer de préférence, si possible, aux subdivisions de 4. En ce qui concerne l'Influence de la pollution du milieu voir 181.45) [Classement GFDC] RAMEAU Climat -- Changements ; Niche écologique ; Ontogenèse ; Plantes des forêts Résumé : Le changement climatique est connu pour entraîner une redistribution spatiale des conditions climatiques et avec elle une migration des espèces vers les pôles et les sommets. De tels changements impliquent une réorganisation des communautés végétales dont la nature, l'intensité et le déterminisme sont encore peu connus. L'objectif de cette thèse est d'évaluer, à large échelle spatiale et sur de longs pas de temps, les changements de composition des communautés végétales forestières induits par le réchauffement climatique, ainsi qu'analyser les facteurs écologiques et géographiques contribuant à ces changements à l'échelle de l'espèce et des communautés. La réponse de la flore forestière vis-à-vis du réchauffement climatique a été étudiée à l'échelle du territoire français (~546000 km²) à partir de larges bases de données d'observations floristiques, de données environnementales mesurées et modélisées, et d'une approche modélisatrice basée sur le concept de niche écologique et sur le caractère bio-indicateur des espèces. Dans un premier temps, nous avons montré que le remaniement des communautés végétales a permis la compensation de 0.54°C du réchauffement climatique ayant touché les forêts de montagne entre les périodes 1965-1986 et 1987-2008 (i.e. +1.07°C) contre seulement 0.02°C pour les forêts de plaine (réchauffement = 1.11°C). Cette compensation partielle démontre l'existence d'une dette climatique de la flore induite par le réchauffement climatique. L'importance de cette dette en plaine par rapport aux montagnes provient probablement de l'effet combiné d'un déficit d'extinction et de migration des espèces en plaine conduit respectivement par une plus large tolérance thermique des plantes forestières sur cette zone et par une migration des plantes a priori (i) limitée par l'importante fragmentation des forêts de plaine et (ii) inférieure au déplacement des conditions thermiques en plaine. Les particularités écologiques et géographiques des forêts de plaine et de montagne nous ont amené à considérer deux types de menaces induites par le changement climatique : (i) l'attrition biotique en plaine, et (ii) la perte d'une biodiversité historique et spécifique en montagne (réduction de l'habitat des espèces alpines aboutissant à leur disparition) remplacée probablement par des espèces plus communes. Dans un second temps, les effets de facteurs abiotiques, biotiques et géographiques pouvant amplifier ou réduire les changements de distribution des espèces et de composition des communautés induits par le réchauffement climatique ont été caractérisés. [...] Suite et fin du résumé dans la thèse. Climate change is known to cause a spatial redistribution of climatic conditions which is driving poleward and upward range shifts. Such shifts imply a reorganization of plant communities which is still poorly understood. Here we aimed to assess the changes in plant communities' composition induced by climate warming at a global scale and over a long time period, as well as to analyze the effects of ecological and geographical factors that contribute to these changes at the species and community levels. The response of the forest flora to the raising temperature has been studied across the French metropolitan territory (~546,000 km²) from large floristic databases, measured and modeled environmental data, and a modeling approach based on the concept of ecological niche and the bioindicator properties of plant species. First, we showed that the reshuffling of plant communities allowed to recover 0.54°C of the temperature increase between the periods 1965-1986 and 1987-2008 in highland forests (i.e. +1.07°C), while it recovered only 0.02°C in lowland forest (warming = 1.11 °C). This partial compensation demonstrates the current occurrence of a climatic debt in forest vegetation caused by climate warming. The high climatic debt observed in lowland forest compared to the highland one is likely due to extinction and migration debts caused by a wider temperature tolerance of plants in lowland communities and a plant migration capacity (i) limited by the high spatial fragmentation of the lowland forest habitat and (ii) shorter than the shift of thermal conditions in lowland areas, respectively. The ecological and geographical specificity of lowland and highland forests led us to consider two different threats induced by climate change: (i) biotic attrition in lowland areas, and (ii) loss of a specific and an historic biodiversity in highland forest (mountaintop extinction of alpine species due the surface decrease of their potential habitat) likely replaced by more common species assemblage (increase of generalist plants). Second, the effects of abiotic, biotic and geographical factors which can amplify or reduce the magnitude of both the species range shifts and the reshuffling of plant communities induced by global warming were characterized. Last and final summary in the thesis. Type de document : Thèse En ligne : http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00839155 Permalien de la notice : https://infodoc.agroparistech.fr/index.php?lvl=notice_display&id=163387 Réponse spatio-temporelle de la végétation forestière au réchauffement climatique : Evaluation du remaniement de la végétation et caractérisation de l'effet des facteurs écologiques et géographiques le modulant à l'échelle de l'espèce et des communautés [texte imprimé] / Romain Bertrand, Auteur . - Nancy (France) : AgroParisTech, 2012 . - 1 vol. (309 p.) ; 30 cm. Thèse soutenue publiquement le 7 novembre 2012 Langues : Français (fre) Catégories : Autres descripteurs AIRE DE REPARTITION Thésaurus Agrovoc Changement climatique Liste Plan de classement 181.2 (Relations avec les facteurs climatiques. Naturalisation Se référer de préférence, si possible, aux subdivisions de 4. En ce qui concerne l'Influence de la pollution du milieu voir 181.45) [Classement GFDC] RAMEAU Climat -- Changements ; Niche écologique ; Ontogenèse ; Plantes des forêts Résumé : Le changement climatique est connu pour entraîner une redistribution spatiale des conditions climatiques et avec elle une migration des espèces vers les pôles et les sommets. De tels changements impliquent une réorganisation des communautés végétales dont la nature, l'intensité et le déterminisme sont encore peu connus. L'objectif de cette thèse est d'évaluer, à large échelle spatiale et sur de longs pas de temps, les changements de composition des communautés végétales forestières induits par le réchauffement climatique, ainsi qu'analyser les facteurs écologiques et géographiques contribuant à ces changements à l'échelle de l'espèce et des communautés. La réponse de la flore forestière vis-à-vis du réchauffement climatique a été étudiée à l'échelle du territoire français (~546000 km²) à partir de larges bases de données d'observations floristiques, de données environnementales mesurées et modélisées, et d'une approche modélisatrice basée sur le concept de niche écologique et sur le caractère bio-indicateur des espèces. Dans un premier temps, nous avons montré que le remaniement des communautés végétales a permis la compensation de 0.54°C du réchauffement climatique ayant touché les forêts de montagne entre les périodes 1965-1986 et 1987-2008 (i.e. +1.07°C) contre seulement 0.02°C pour les forêts de plaine (réchauffement = 1.11°C). Cette compensation partielle démontre l'existence d'une dette climatique de la flore induite par le réchauffement climatique. L'importance de cette dette en plaine par rapport aux montagnes provient probablement de l'effet combiné d'un déficit d'extinction et de migration des espèces en plaine conduit respectivement par une plus large tolérance thermique des plantes forestières sur cette zone et par une migration des plantes a priori (i) limitée par l'importante fragmentation des forêts de plaine et (ii) inférieure au déplacement des conditions thermiques en plaine. Les particularités écologiques et géographiques des forêts de plaine et de montagne nous ont amené à considérer deux types de menaces induites par le changement climatique : (i) l'attrition biotique en plaine, et (ii) la perte d'une biodiversité historique et spécifique en montagne (réduction de l'habitat des espèces alpines aboutissant à leur disparition) remplacée probablement par des espèces plus communes. Dans un second temps, les effets de facteurs abiotiques, biotiques et géographiques pouvant amplifier ou réduire les changements de distribution des espèces et de composition des communautés induits par le réchauffement climatique ont été caractérisés. [...] Suite et fin du résumé dans la thèse. Climate change is known to cause a spatial redistribution of climatic conditions which is driving poleward and upward range shifts. Such shifts imply a reorganization of plant communities which is still poorly understood. Here we aimed to assess the changes in plant communities' composition induced by climate warming at a global scale and over a long time period, as well as to analyze the effects of ecological and geographical factors that contribute to these changes at the species and community levels. The response of the forest flora to the raising temperature has been studied across the French metropolitan territory (~546,000 km²) from large floristic databases, measured and modeled environmental data, and a modeling approach based on the concept of ecological niche and the bioindicator properties of plant species. First, we showed that the reshuffling of plant communities allowed to recover 0.54°C of the temperature increase between the periods 1965-1986 and 1987-2008 in highland forests (i.e. +1.07°C), while it recovered only 0.02°C in lowland forest (warming = 1.11 °C). This partial compensation demonstrates the current occurrence of a climatic debt in forest vegetation caused by climate warming. The high climatic debt observed in lowland forest compared to the highland one is likely due to extinction and migration debts caused by a wider temperature tolerance of plants in lowland communities and a plant migration capacity (i) limited by the high spatial fragmentation of the lowland forest habitat and (ii) shorter than the shift of thermal conditions in lowland areas, respectively. The ecological and geographical specificity of lowland and highland forests led us to consider two different threats induced by climate change: (i) biotic attrition in lowland areas, and (ii) loss of a specific and an historic biodiversity in highland forest (mountaintop extinction of alpine species due the surface decrease of their potential habitat) likely replaced by more common species assemblage (increase of generalist plants). Second, the effects of abiotic, biotic and geographical factors which can amplify or reduce the magnitude of both the species range shifts and the reshuffling of plant communities induced by global warming were characterized. Last and final summary in the thesis. Type de document : Thèse En ligne : http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00839155 Permalien de la notice : https://infodoc.agroparistech.fr/index.php?lvl=notice_display&id=163387

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