Approche quantitative de la réponse écologique des espèces végétales forestières à l'échelle de la France - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Theses Year : 2005

Approche quantitative de la réponse écologique des espèces végétales forestières à l'échelle de la France

Abstract

The objective of this work is to assess the interest of large databases that store a large number of complete floristic and ecological releves, in order to quantitatively investigate forest plant species ecological behaviour on large areas. The data used in this work are extracted from EcoPlant, which has been developped at the French Instute of Forestry, Agricultural and Environmental Engineering (ENGREF, Nancy, France), to store thousands of complete phytoecological releves (floristic relevés with precise climatic and edaphic characteristics), performed in forests from France. The definition of 54 theoretical plant species response curves with regard to pH, and the creation of artificial binary data sets of varying size to try to re-create the theoretical response curves, revealed that it was difficult to model the ecological behaviour of not frequent species in a reasonable way with logistic regression. Indeed, it is shown that 50 to 100 occurrences of a species represent a minimum threshold to accurately determine the optimum, the amplitude, and the maximal probability of the response curve with logistic regression, and this justifies the need to work with large databases. In order to test the stability of species ecological behaviour on large areas, we compared the response of 46 forest herbs to pH between north-east and north-west France, and the response of 21 forest herbs to pH between the Vosges and the Jura mountains. In either flat or mountainous context, most plant species did not reveal strong regional differences in terms of ecological optimum or amplitude with regard to pH of the first A soil horizon. The slight observed regional differences were explained in both contexts by different competition conditions in each region. We conclude that the investigation of the ecological response can be performed on large areas like France, provided that competition conditions are not too different between studied regions. A major feature of EcoPlant is to store edaphic and climatic information, coupled with floristic relevés performed at the same sites. The investigation of plant species ecological behaviour to both climatic and edaphic factors has been rarely performed, since most studies currently investigate the climatic behaviour of plant species. We illustrate the need to take edaphic variables into account in ecological niche and predictive distribution models for terrestrial plant species, by modelling Acer campestre L. (Field Maple) ecological behaviour and geographic distribution in French forests. Results show the interest of large databases such as EcoPlant, that are ecologically complete, in order to increase the knowlege of the different dimensions of species ecological niche on large areas.
L'objectif de ce travail est de déterminer l'intérêt des bases de données présentant un nombre important de relevés floristiques et écologiques complets pour étudier de façon quantitative le comportement écologique des espèces végétales forestières sur de vastes territoires. Les données utilisées sont celles d'EcoPlant, développée à l'Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et des Forêts (ENGREF, Nancy) pour stocker des milliers de relevés phytoécologiques complets (relevés floristiques et caractéristiques climatiques et édaphiques précises), réalisés dans les forêts de France. La définition de 54 courbes de réponse théoriques d'espèces végétales vis-àvis du pH, et la création de jeux artificiels de données binaires de taille variable pour essayer de re-créer les courbes de réponse théoriques, ont permis de montrer qu'il est difficile de modéliser de manière fiable le comportement des espèces peu fréquentes avec la régression logistique. En effet, nous montrons que 50 à 100 occurrences d'une espèce représentent un seuil minimal pour déterminer précisément l'optimum, l'amplitude et la probabilité maximale de la courbe de réponse écologique des espèces avec la régression logistique, ce qui justifie la nécessité de travailler avec de larges bases de données. Pour tester la stabilité du comportement écologique des espèces sur de vastes territoires, nous avons comparé la réponse au pH du sol de 46 herbacées forestières entre le nord-est et le nordouest de la France, et de 21 herbacées forestières entre les Vosges et le Jura. En contexte de plaine ou de montagne, la majorité des espèces étudiées n'ont pas révélé de différences régionales marquées en terme d'optimum ou d'amplitude écologiques vis-à-vis du pH de l'horizon A du sol. Les quelques différences régionales observées ont été expliquées dans les deux cas par des conditions de compétition différentes dans chaque région. Nous concluons que l'étude de la réponse écologique peut s'effectuer sur de vastes territoires tels que la France, à condition que les conditions de compétition ne soient pas trop différentes selon les régions. Une caractéristique majeure de la base EcoPlant est de stocker des informations édaphiques et climatiques, couplée à des relevés floristiques effectués sur les mêmes sites. L'étude conjointe de la réponse écologique des espèces végétales vis-à-vis de facteurs climatiques et édaphiques a rarement été menée, puisque la majorité des études étudient la réponse climatique des espèces végétales. Nous illustrons l'importance de prendre en compte des variables édaphiques de nutrition dans les modèles de niche écologique et de distribution géographique des plantes terrestres, par la modélisation de l'écologie et de la distribution de l'Erable champêtre (Acer campestre L.) dans les forêts françaises. L'ensemble des résultats met en évidence l'intérêt des bases de données importantes et écologiquement complètes telles qu'EcoPlant pour approfondir la connaissance des différentes dimensions de la niche écologique des espèces à l'échelle de vastes territoires.
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  • HAL Id : tel-02833929 , version 1
  • PRODINRA : 10698

Cite

Christophe Coudun. Approche quantitative de la réponse écologique des espèces végétales forestières à l'échelle de la France. Sciences du Vivant [q-bio]. Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02833929⟩
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