Chablis et diversité des coléoptères en forêt feuillue de plaine : impact à court terme de la trouée, de sa surface et de son contexte paysager - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Windthrow gaps and beetle diversity in lowland deciduous forests: the short-term effects of gap, gap size and landscape context

Chablis et diversité des coléoptères en forêt feuillue de plaine : impact à court terme de la trouée, de sa surface et de son contexte paysager

Christophe Bouget

Résumé

Windstorm is a major natural disturbance in temperate forests. This thesis deals with the impact of the Lothar storm (december 1999) on insect diversity in managed deciduous lowland forests in the Brie region (France, Seine-et-Marne). Are there short-term gap effects and gap size effects on beetle assemblages in uncleared gaps in 2001 ? Moreover, does the response of beetle assemblages also depend on local conditions within gaps and on the landscape pattern around gaps ? I used two interception trapping methods in order to sample beetles at ground (pitfall traps) and air (window flight traps) levels, and I sampled 24 windthrow gaps (ranging from 0.1 to 3.3 ha in area), 14 closed-forest controls and 12 open stands (seed cuts and sapling stands). I studied all the beetles sampled by window traps at the family level, and the following families at the species level : epigaeic and aerial Carabidae, Scolytinae and other saproxylic families. 125 000 beetles were sampled, that belong to 66 families, 93 carabid species and 185 saproxylic species. Gap effect. In the second year after the windstorm, in response to variations in micro-habitats and resources (dead wood, root plates, flower mats, preys~), the beetle assemblages clearly changed in gaps for all the study groups. At the family level, the abundance of aquatic, flower-visiting and zoophagous beetles increased in gaps, probably due to the local quantity of temporary ponds below root plates, of flowers (Rubus, etc.) and to the number of preys, respectively. The phytophagous terrestrial beetles and the opophagous beetles did not respond positively to the development of the vegetation in the overstorey and to sap flows from wounded trees, respectively. The abundance of pioneer and secondary xylophagous beetles did not vary in gaps compared to controls. However, at the species level, the composition of saproxylic assemblages in gaps and controls was significantly different. The cumulative richness of saproxylic species (except scolytids) increased in gaps. Various individual responses were detected : about 15 species were characteristic of closed forest and strongly decreased in gaps, whereas more than 30 species were typical of gaps. The total carabid richness and the richness of open-land species were greater in gaps than in controls. The group of forest species decreased in abundance and local richness in pitfall traps in gaps, and several species underwent severe local reductions. In contrast, some forest taxa were not affected or were even favoured, and no species disappeared in the whole studied gaps. Inside gaps, some key elements, such as down tree crowns, herbs and dead wood contributed to species distribution. Gap size effect. The gap area triggers some variations in beetle richness and composition, by changing the micro-climatic conditions and the quality and quantity of micro-habitats. Many carabid and saproxylic taxa are characteristic of mid-size and large gaps, but none in small gaps. The higher cumulative richness occurred in large gaps for Carabidae, and in mid-size gaps for saproxylic beetles. Effect of landscape pattern. The gap isolation (i.e. a low cover of open-land areas around gaps) reduced the colonisation of gaps by open-land carabid species. The cover of cutting areas around gaps influenced the scolytid assemblages in gaps. The other results are difficult to interpret, as they depend on the study scale. The community composition in gaps was significantly different from controls and open stands, particularly for saproxylic beetles ; their richness was higher in natural gaps thanks to the great number of species related to fresh and sun-exposed dead wood. The gaps act as open areas rich in dead wood, and they take part to the increase of the gamma diversity in a forest. The maintenance of unlogged gaps and the half-salvaging of others are discussed as management opportunities. The results related to gap size and gap context, are discussed in terms of forest landscape planning (size and spatial distribution of cuts). Obviously, traditional fellings and uncleared gaps significantly differ, especially in terms of volume and diversity of dead wood. Because of the high number of species characteristic of mid-size and large gaps, it would be interesting to carry out some mid-size fellings (about 0.5 ha in area) and to maintain a high volume and a high diversity of dead-wood within these fellings. This management option has not been tested yet.
La tempête est une perturbation naturelle majeure dans les écosystèmes forestiers tempérés. Cette thèse porte sur l'impact de la tempête survenue en décembre 1999 sur la diversité entomologique dans des forêts feuillues de Seine-et-Marne. La réponse des communautés de Coléoptères dans des trouées de chablis non exploitées est étudiée à court terme, lors de la 2e saison d`activité après perturbation. Nous avons étudié l`ensemble des coléoptères aériens circulants au niveau taxonomique de la famille, et au niveau spécifique, plusieurs familles : les Carabidae épigés et volants, les Scolytinae et plusieurs autres familles de Coléoptères saproxyliques. L`examen de groupes écologiques complète l`analyse taxonomique. Deux techniques d`échantillonnage de l`entomofaune circulante épigée (pièges à fosse) et aérienne (pièges-vitres) ont été utilisées dans 24 trouées de chablis de surface variable (de 0.1 à 3.3 ha), 14 témoins forestiers et 12 autres milieux ouverts intra-forestiers. 125 000 coléoptères ont été échantillonnés, soit 66 familles, 93 espèces de Carabidae et 185 espèces de coléoptères saproxyliques. Dès la deuxième année après tempête, en réponse aux variations des micro-habitats et des ressources disponibles (bois mort, galettes, fleurs, proies~), les assemblages de Coléoptères sont clairement différenciés dans les trouées par rapport aux témoins forestiers, pour tous les taxons étudiés. Au niveau des familles, l`abondance des coléoptères aquatiques, des floricoles et des prédateurs augmente dans les trouées, probablement en raison de la forte densité respective des creux de chablis, des ronciers et arbustes à fleurs, et des effectifs croissants de proies. Les coléoptères phytophages terrestres et les opophages ne répondent pas positivement, respectivement à la quantité de matériel végétal des strates basses ou d`écoulements de sève dans les trouées. Dans les trouées, l`abondance totale des xylophages secondaires et des xylophages pionniers varie peu, mais la différence de composition des saproxyliques entre trouées et témoins forestiers est très significative et leur richesse cumulée (sauf celle des scolytes en particulier) augmente dans les trouées. Les réponses spécifiques sont contrastées. Une quinzaine d`espèces est caractéristique des témoins et régresse fortement dans les trouées, tandis que plus de 30 espèces sont caractéristiques des trouées. Pour les Carabidae, la richesse cumulée, et notamment celle des espèces de milieu ouvert, est supérieure en trouée. L`abondance du groupe des espèces forestières est réduite dans les trouées au sol, et plusieurs espèces connaissent de fortes régressions locales. Mais certains taxons forestiers sont peu affectés voire favorisés, et aucun ne disparaît de l`ensemble des trouées étudiées. A l`intérieur de la trouée, certains éléments structurants tels que les houppiers de chablis, les tapis d`herbacées, le recouvrement de bois mort au sol, participent à la distribution des espèces. La surface de trouée contribue aux variations de composition et de richesse au sein des trouées, par l`amplitude du contraste micro-climatique induit et les changements qualitatifs et quantitatifs de micro-habitats. De nombreux taxons sont caractéristiques des trouées moyennes et/ou grandes parmi les carabiques et les saproxyliques. La richesse spécifique maximale se situe dans les grandes trouées pour les Carabidae, dans les trouées moyennes pour les coléoptères saproxyliques. A l`échelle du paysage, l`isolement des trouées par rapport aux autres milieux ouverts réduit leur colonisation par des Carabidae de milieu ouvert. D`autre part, la densité de coupes environnant les trouées influence la composition des assemblages de scolytes. La composition des communautés dans les trouées est différente de celle des peuplements fermés et des coupes, notamment pour les coléoptères saproxyliques dont la richesse est plus importante dans les trouées en raison du nombre de taxons liés au bois mort frais et/ou exposé. Les trouées, milieux ouverts riches en bois mort, contribuent ainsi à augmenter la diversité gamma à l`échelle du massif. L`intérêt du maintien de quelques trouées non exploitées et de la semi-exploitation des grandes trouées est abordé. Malgré les différences entre coupes et trouées, les résultats relatifs à l`impact de la surface et du contexte paysager des trouées sur leurs assemblages faunistiques, sont discutés dans une optique d`aménagement (répartition spatiale et surface des coupes). En raison du nombre important d`espèces caractéristiques des trouées grandes et/ou moyennes, il semble intéressant de ménager des coupes de superficie moyenne, de l`ordre de 0.5 ha, et d`y maintenir un volume et une diversité de bois mort accrus.
Fichier non déposé

Dates et versions

tel-02582792 , version 1 (14-05-2020)

Identifiants

Citer

Christophe Bouget. Chablis et diversité des coléoptères en forêt feuillue de plaine : impact à court terme de la trouée, de sa surface et de son contexte paysager. Sciences de l'environnement. Thèse pour obtenir le grade de Docteur du Museum National d'Histoire Naturelle spécialité "Ecologie", MNHN Paris, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02582792⟩

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