Influence du climat lors de l’investissement des ressources dans la reproduction chez les arbres forestiers

English. Global changes affect species distribution and ecosystems functioning due to long termclimatic 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 developped a process-based model of reproduction and included it in an existing model of forest functioning (CASTANEA). The reproduction model, which runs from flower initiation to seed maturation, simulates spatial and temporal patterns of seed production. The model was calibrated and validated on the Mont-Ventoux. Then, we tested this model with future climate scenario to investigate how climate change will impact fruit production. This model could be used at a larger scale and improved to test potential mecanisms invloved in masting.

French. 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 et sur l’allocation des ressources à la reproduction, 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 et fruits, simule les variations spatiales et temporelles de production de graines à partir du fonctionnement physiologique des arbres. Le modèle a d’abord été calibré et validé avec des données sur le Mont-Ventoux. Nous avons ensuite testé ce modèle avec des données climatiques futures pour savoir comment le changement climatique peut impacter la reproduction des arbres. Ce modèle pourra ensuite être utilisé sur d’autres espèces et à large échelle pour savoir quels sont les mécanismes majeures impliqués dans les variations de productions de graines et fruits.