Soutenance de thèse de Valentin JOURNE

Les changements globaux affectent la répartition des espèces et le fonctionnement des écosystèmes. Les forêts sont notamment soumises à des dépérissements massifs induits par ces changements. Un des autres processus majeurs de la dynamique forestière est la reproduction sexuée, qui permet aux espèces de persister au fil des générations, notamment grâce à l’adaptation et la migration. Mais il reste de nombreuses incertitudes sur l’effet du climat sur la reproduction des arbres, notamment sur quand et comment sont allouées les ressources au pollen et aux graines. L’objectif principal de cette thèse est d’utiliser une approche basée sur la modélisation des ressources et de la phénologie pour comprendre et prédire l’effet du climat sur la reproduction des arbres forestiers. Dans un premier temps nous avons quantifié l’allocation des ressources entre les fonctions de croissance et de reproduction, mais aussi entre mâle et femelle à l’aide d’un modèle bayésien hiérarchique. Ce modèle, basé sur des mesures de croissances et de reproduction mâle et femelle sur plusieurs années nous a permis d’identifier des compromis lors de l’initiation florale, et l’importance de la quantité de ressources pour assurer la reproduction. Dans un second temps, nous avons développé un modèle mécaniste de reproduction, au sein d’un modèle déjà existant de fonctionnement des forêts (CASTANEA). Le modèle de reproduction, fonctionnant de l’initiation florale jusqu’à la maturation des graines, simule les variations spatiales et temporelles de production de graines à partir du fonctionnement physiologique des arbres. Il a d’abord été calibré et validé à l’échelle locale grâce à des données de reproduction suivies sur le long terme au Mont-Ventoux. Dans un dernier temps, nous avons perfectionné ce modèle, en testant d’autres schémas d’allocation des ressources à la reproduction, en le validant à l’échelle nationale, et en explorant comment le changement climatique peut influencer la reproduction.

Global changes affect species distribution and ecosystems functioning due to long term climatic trends and extreme climatic events. Forests are notably subject to massive growth decline and even mortality. One of the major processes of forest dynamics is sexual reproduction, but there are still many uncertainties about the effect of climate on trees reproduction, especially on when and how resources are allocated to pollen and seeds. Reproduction also allows species to persist over generations, through adaptation and migration. The main objective of this PhD thesis is to develop an approach based on resource and phenology modelling, in order to understand and predict climate effects on forest trees reproduction. First, we quantified the allocation of resources between vegetative versus reproductive functions, with a hierarchical Bayesian model and observation of growth, male and female reproduction over several years. Results allowed us to identify trade-off during floral initiation, and highlighted the importance of resources levels to ensure reproduction. In a second step, we developed a process-based model of reproduction and include it in an existing model of forest functioning (CASTANEA). The reproduction model, which runs from flower initiation to seed maturation, simulate spatial and temporal patterns of seed production. It was calibrated and validated at the local scale with data from the Mont-Ventoux. Lastly, we improved the model and tested other resource allocation scheme during the reproduction phase, evaluated it with a long term monitoring data and investigated how climate change will impact reproduction.