Thèse Compromis Croissance-Survie chez les Essences Forestières Indigènes et Exotiques H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Picardie - Jules Verne
École doctorale : Sciences, Technologie, Santé
Laboratoire de recherche : EDYSAN - Unité de recherche Ecologie et Dynamique des systèmes anthropisés
Direction de la thèse : Jonathan LENOIR ORCID 0000000306389582
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-29T23:59:59

Avec le réchauffement climatique et l'augmentation des extrêmes climatiques (sécheresses et vagues de chaleurs), la croissance des essences forestières indigènes et exotiques en France et en Europe est mise à mal, impliquant des risques de mortalité d'autant plus élevés chez les essences natives ce qui pourrait favoriser les dynamiques envahissantes de certaines essences exotiques et ainsi conduire à de nouveaux assemblages ou néo-écosystèmes forestiers. Du fait des compromis qui existent entre croissance et résistance au stress (i.e., les espèces les plus tolérantes au stress ayant une moins bonne croissance), il serait théoriquement possible d'anticiper les conséquences d'interactions complexes entre changements climatiques et invasions biologiques sur les futurs assemblages d'espèces qui sont attendus. Cependant, ce compromis entre résistance au stress et croissance est beaucoup moins connus dans les cas des essences exotiques avec l'hypothèse selon laquelle les essences forestières exotiques seraient moins contraintes par certains stress environnementaux (sécheresse, chaleur, froid) que les essences indigènes. L'objectif de la thèse sera donc d'étudier ce compromis entre résistance au stress et croissance pour plusieurs essences indigènes et exotiques en France, en s'appuyant sur des mesures de micro-dendromètres automatisés couplées à des mesures de capteurs microclimatiques. Une fois les seuils établis entre croissance et résistance au stress pour plusieurs essences forestières exotiques et indigènes, des modèles de distribution informés de ces contraintes physiologiques seront calibrés pour plusieurs des espèces étudiées au cours de la thèse afin de prédire comment le changement climatique pourrait modifier les dynamiques compétitives et les distributions spatiales des essences forestières indigènes et exotiques.

L'un des défis majeurs pour assurer une gestion durable des écosystèmes forestiers au XXI siècle est de comprendre comment les essences indigènes mais aussi exotiques, dont certaines sont envahissantes et menacent la biodiversité indigène et les services écosytémiques, vont réagir aux extrêmes climatiques de plus en plus intenses et fréquents dans le contexte actuel et futur de réchauffement planétaire.

À mesure que les climats tempérés connaissent des épisodes de chaleur extrême et de sécheresse de plus en plus fréquents et intenses, les capacités compétitives relatives entre essences indigènes et exotiques, en lien avec leur tolérance au stress, devraient jouer un rôle important et même déterminant dans la formation de nouveaux assemblages forestiers.

De nouvelles théories en écologie fonctionnelle des plantes, fondées sur les compromis qui existent entre croissance des plantes et leurs tolérances au stress (i.e., les espèces les plus tolérantes au stress ayant une vitesse de croissance moindre que celle des espèces peu tolérantes au stress), pourraient fournir un cadre prédictif pour anticiper les interactions complexes qui existent entre invasions biologiques et changement climatique. Cependant, l'existence même de ce type de compromis entre croissance et résistance au stress reste peu étudié dans le cas des invasions biologiques et donc encore largement non testée dans le contexte actuel d'une augmentation des risques de stress thermiques et hydriques liés aux des extrêmes climatiques de plus en plus intenses et fréquents.

Chez les essences forestières, de récentes avancées dans la compréhension des compromis entre croissance et résistance au stress repose sur la disponibilité croissante de mesures à très haute résolution de la croissance secondaire ou radiale (i.e., croissance biologique qui entraîne l'épaississement des tiges et des racines et qui diffère de la croissance primaire consacrée à l'allongement à l'extrémité des tiges et des racines). Grâce à l'utilisation de micro-dendromètres automatisés, il est désormais possible de montrer que les conditions favorables à la croissance radiale des arbres, par division cellulaire dans le cambium et les méristèmes latéraux, nécessitent la concomitance d'une hydratation suffisante (pression de turgescence) et de températures suffisamment élevées pour permettre la division mitotique. Ainsi, la capacité de croissance radiale des essences forestières en conditions naturelles pourrait dépendre autant de mécanismes d'évitement du stress au cours du cycle journalier (par exemple le contrôle stomatique ou la profondeur d'enracinement du système racinaire) que de traits généralement associés à une forte capacité de croissance en conditions contrôlées (comme le taux maximal de photosynthèse).

Les variations observées dans les données de croissance radiale des tiges, mesurées à résolution micrométrique à l'aide de micro-dendromètres, permettent d'analyser la croissance à des échelles temporelles très fines (au niveau de l'heure ou même de la minute) afin d'identifier des seuils environnementaux critiques lorsque l'on dispose de mesures microclimatiques réalisées simultanément à l'aide de capteurs microclimatiques (température et humidité). Comme ces mesures micrométriques à l'échelle d'une journée permettent également de suivre la contraction des tiges liée à la perte de turgescence, elles offrent un lien mécanistique entre disponibilité en eau et division cellulaire, qui peut être relié à des mesures complémentaires telles que le potentiel hydrique foliaire ou les comportements stomatiques.

Les objectifs de ce projet de thèse sont : (1) d'estimer les seuils de croissance (division cellulaire) liés à la température et à l'humidité chez plusieurs essences forestières indigènes et exotiques, à l'aide de micro-dendromètres automatisés et de capteurs microclimatiques ; (2) d'utiliser des mesures complémentaires d'échanges gazeux pour modéliser comment les contraintes de croissance influencent la dynamique photosynthétique à l'échelle foliaire chez les différentes espèces étudiées ; et (3) prédire, à l'aide de modèles de distribution des espèces informés par la physiologie, comment le changement climatique pourrait modifier les dynamiques compétitives et les distributions spatiales des essences forestières indigènes et exotiques étudiées au cours de la thèse.

Ce projet de thèse s'appuiera sur un réseau de placettes forestières déjà existant, comme c'est le cas avec le Réseau national de suivi des écosystèmes forestiers (RENECOFOR), géré par l'Office national des forêts (ONF), ou bien avec celui de l'Observatoire régionale de suivi des écosystèmes forestiers (OREF), géré par le Centre national de la propriété forestière (CNPF), par exemple, afin de suivre en temps réel, à l'aide de micro-dendromètres et de capteurs microclimatqiues, la croissance et les réponses aux stress thermiques et hydriques chez plusieurs essences forestières indigènes et exotiques en France.