APPORTS DE L'ANALYSE DE LA STRUCTURE SPATIALE EN FORET TEMPEREE A L'ETUDE ET LA MODELISATION DES PEUPLEMENTS COMPLEXES

Abstract

In order to take social needs into account, foresters have to manage more complex, mixed or uneven, stands. Classical models are not adapted to predict the evolution of such complex stands. In order to improve them, it is necessary to understand the dynamics of forest ecosystems. The aim of this thesis is to show how the analysis of the spatial structure, i.e. of the way trees are scattered in the forest, coupled with models from dendrometry and from theoretical ecology, can help us to understand and to model such complex forest stands. Therefore, I present a few examples of ecological questions where the analysis of the spatial structure contributes to the overall understanding of the problem. For real stands analysis, and virtual stands simulation, I used the point processes formalism, and especially Ripley's K(r) function. These tools have been useful for the description of stands, and for the conception, use and evaluation of models. I proposed for instance a model for the mortality after major storms in the "La Tillaie" biological reserve, and I evaluated various thinning models in the "Lamotte-Beuvron" experimental plot. On the Beau Poirier plot, the parallel use of models from dendrometry and from theoretical ecology allowed me to study oak survival in a beech-oak mixed stand. It also contributes to the overall understanding concerning the broader question of the survival of a less competitive species within a mixed stand. Spatial structure analysis can play a key role in the evolution of the models from dendrometry. It especially concerns the reflection on data and experimental plots ; the integration of the soil compartment ; and possibly the link between models from dendrometry with models from theoretical ecology, thus facilitating the shift from stand scale toward tree scale. / Pour répondre à la demande sociale, les forestiers doivent gérer des peuplements de plus en plus complexes (mélangés en espèces et irréguliers en âge), pour lesquels les modèles classiques ne sont plus suffisants. Pour améliorer ces modèles, il est nécessaire de mieux connaître le fonctionnement de l'écosystème forestier. L'objectif de cette thèse est de montrer comment l'analyse de la structure spatiale, c'est à dire de la façon dont les arbres sont disposés en forêt, couplée avec des modèles dendrométriques et de modèles d'écologie théorique, peut nous aider à mieux comprendre et modéliser ces peuplements forestiers complexes. Dans ce mémoire je présente quelques exemples de questions écologiques pour lesquelles la prise en compte de la structure spatiale apporte des éléments de réponse. J'ai utilisé le formalisme des processus ponctuels, et plus particulièrement la fonction de Ripley K(r), pour analyser des peuplements réels et simuler des peuplements virtuels. Ces outils ont été utiles pour décrire les peuplements, pour concevoir, utiliser et évaluer des modèles. J'ai par exemple proposé un modèle spatialisé de la mortalité lors des tempêtes dans la réserve de la Tillaie, et j'ai évalué différents modèles d'éclaircie sur le dispositif de Lamotte-Beuvron. Sur le dispositif du Beau Poirier, l'utilisation conjointe de modèles dendrométriques et de modèles d'écologie théorique m'a permis d'étudier la survie du chêne dans le mélange chêne et hêtre, et a apporté des éléments de réponse à la question plus générale de la survie en mélange d'une espèce moins compétitive. A moyen terme, l'analyse de la structure spatiale pourrait jouer un rôle important dans l'évolution des modèles dendrométriques, et en particulier dans la réflexion sur les données et les dispositifs, dans la prise en compte du compartiment sol, et dans le couplage avec des modèles d'écologie théorique pour faciliter le passage de l'échelle de l'arbre à l'échelle du peuplement.