Thèse : Déterminants environnementaux et biotiques des défoliations des chênaies dépérissantes françaises

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Vous serez accueilli.e au sein de l’Unité de Recherche Ecosystèmes Forestiers (EFNO) du centre INRAE Centre Val de Loire, à Nogent-sur-Vernisson (45), composée de 34 chercheurs, ingénieurs et techniciens. La thèse se fera en co-encadrement avec le laboratoire de Physiologie, Ecologie et Environnement (P2E) de l’université d’Orléans.

Contexte et enjeux scientifiques du projet de thèse

Les forêts métropolitaines connaissent depuis plusieurs années une dégradation de leur état sanitaire, une baisse de leur productivité et une augmentation sensible de la mortalité des arbres. Le manque d’eau et les très fortes températures en été sont généralement citées comme les principaux déclencheurs du dépérissement forestier. Chez les chênes, ce dépérissement s’étale souvent sur plusieurs dizaines d’années, en fonction de la récurrence et de l’intensité des événements climatiques délétères. Ce processus de dégradation de l’état sanitaire des arbres réduit les capacités des arbres à faire face aux stress climatiques, à leurs pathogènes et à leurs ravageurs comme le bombyx disparate, la processionnaire du chêne, la cheimatobie, l’hibernie et la tordeuse verte.

On considère généralement que les défoliations printanières ont un impact limité sur les chênes mais les épisodes de fortes défoliations réduisent significativement leur croissance (de 10 à 60%), la production de glands, le niveau de réserves ainsi que la résistance des arbres aux gelées hivernales. Ils favorisent également l’attaque d’autres pathogènes (comme l’armillaire) et augmentent leur mortalité. Les fortes défoliations semblent néanmoins réduire la fécondité des lépidoptères l’année de l’épidémie, tandis que le phénomène inverse prévaudrait l’année suivant l’épidémie : ce phénomène pourrait expliquer les fluctuations interannuelles et dans l’espace de l’abondance des ravageurs.

Il existe finalement assez peu de travaux révélant les principaux facteurs explicatifs des patrons de défoliation dans le temps et l’espace (par exemple sur le lien entre l’intensité de la défoliation et la composition et le contexte paysager) et moins encore qui étudient le lien entre défoliation et dépérissement, en relation avec le changement climatique (notion de risques multiples). Des études en télédétection satellite ont proposé une méthodologie pour établir annuellement des cartes de défoliation mais celle-ci n’a jamais fait l’objet d’une évaluation sur le territoire français. Cette cartographie permettrait d’améliorer les connaissances de la dynamique spatiale et temporelle des défoliations. Enfin, seules cinq espèces d’hétérocères sont susceptibles de causer des dégâts importants aux chênes mais l’on ne sait dans quelle mesure leurs pullulations entraînent une diminution de l’abondance et de la diversité des centaines d’autres papillons de nuit qui se nourrissent également de chênes. Il est également nécessaire d’étudier si la diversité et l’abondance des papillons non ravageurs, tout comme des prédateurs des espèces ravageuses (oiseaux, chiroptères) peuvent en retour tamponner les pullulations des espèces ravageuses et comment ces interactions sont affectées par les variations climatiques interannuelles.

Cette thèse propose ainsi d’identifier et de quantifier l’importance relative des facteurs locaux (structure, composition et état du peuplement, sol), climatiques et paysagers (composition et la configuration paysagère) déterminant l’intensité des défoliations et leur dynamique dans le temps et l’espace. Il s’agit également de mettre en relation défoliation et dépérissement de façon à comprendre comment ils se nourrissent mutuellement (des arbres affaiblis sont plus susceptibles d’être attaqués et ces attaques renforcent le dépérissement des arbres).

D’un point de vue socio-économique, l’amélioration des connaissances sur les défoliations permettra aux gestionnaires forestiers d’identifier des situations à risque et d’intervenir précocement et de faire des préconisations d’actions sur le contexte paysager sur ces essences d’intérêt économique majeur en France.

L’originalité de ce projet mêlant écologie fonctionnelle, des communautés et du paysage réside dans :

-              l’étude à l’échelle nationale des déterminants, de l’arbre au paysage, des défoliations des chênes en exploitant des suivis menés depuis plusieurs décennies par le département santé des forêts,

-              la mise en relation entre défoliation et dépérissement,

-              le développement d’une méthode pour cartographier le niveau annuel des défoliations des chênaies par télédétection.

-              de manière alternative au volet précédent de télédétection des défoliations : une approche pluritaxonomique à l’échelle des communautés permettant de développer des travaux d’écologie fonctionnelle en associant arbres, lépidoptères, passereaux forestiers et chauves-souris par l’utilisation novatrice de pièges lumineux non destructifs (avec identification par IA) et d’enregistreurs sonores passifs.

Principales hypothèses de travail

H1 - Il est possible de prédire le niveau de défoliation donné en un lieu et à une date donnée en fonction des caractéristiques locales (notamment sol et peuplement) et paysagères, des conditions climatiques et de l’historique récent des défoliations.

H2 - Le dépérissement des chênes favorise la survenue d’épisodes de défoliations qui aggravent à leur tour le niveau de dépérissement.

(H3 - Les compétiteurs et prédateurs des hétérocères ravageurs tamponnent les pullulations des espèces ravageuses (sous réserve).)

Approches, outils et méthodes

Le programme de recherche s’articule autour de trois volets complémentaires. Le premier volet correspond à une revue systématique (voire une méta-analyse) sur les déterminants des défoliations et l’importance des défoliateurs dans les dépérissements forestiers.

Le second volet consiste à analyser plusieurs jeux de données remarquables acquis par le département santé des forêts depuis plusieurs décennies sur les défoliations forestières à l’échelle nationale et qui n’ont pas fait, jusqu’ici, l’objet d’analyses statistiques poussées :

-              estimation de la proportion en surface des chênaies défoliées à plus de 50% par maille de 16k*16km depuis 2007 (et mention du principal défoliateur),

-              deux estimations annuelles du degré de défoliation (classes de 10%) d’une vingtaine d’arbres par site, sur près de 200 sites forestiers incluant des chênes du réseau européen ICP Forest (16x16 km) depuis 1997. De nombreuses informations sont prises sur ces sites, comme le déficit foliaire et la chimie du sol. Ces données pourront être complétées par celles des placettes de chênes du réseau RENECOFOR et par la base des cas de signalement remontés par les correspondants observateurs. Enfin, il pourra être envisagé d’élargir à l’ensemble des sites européens du réseau ICP Forest.

Ces séries temporelles seront mises en regard de variables de peuplement, de sol, de paysage et de climat. La thèse bénéficiera des cartographies du dépérissement des chênaies du Bassin parisien obtenues par télédétection satellite, disponibles sur une base annuelle depuis 2017. Vous utiliserez des analyses statistiques appropriées pour prendre en compte l’auto-corrélation spatiale et temporelle des données, ainsi que des effets différés.

Le dernier volet consistera (selon votre préférence et, pour le second point, sous réserve d’obtenir les fonds nécessaires) à :

- soit tester/développer/valider une méthodologie pour cartographier les niveaux de défoliation et déterminer l’espèce incriminée à partir d’images satellites et d’observations au sol utilisées pour le volet 2 de la thèse (données du DSF),

- soit analyser des données obtenues en parallèle de la thèse à l’échelle des communautés d’hétérocères le long d’un gradient de dépérissement ou de défoliation.

 

Une arrivée au 01/11/2025 est également possible.

Formations et compétences recherchées

Formation recommandée : ingénieur.e forestier.ère ou Master 2 avec enseignements forestiers et/ou écologie des écosystèmes forestiers (Bac+5)

Connaissances souhaitées :

•             Écologie forestière

•             Sciences de l’environnement (risques naturels, sciences de la terre)

•             Mathématiques appliquées, Statistiques pour l’environnement

•             Programmation informatique sous R et/ou Python

•             Télédétection

Expérience appréciée :

•             Stage M2 ou fin d’études en laboratoire de recherche et/ou en lien avec les écosystèmes forestiers

•             Utilisation et/ou développement de modèles statistiques

Aptitudes recherchées : Autonomie, sens de l’organisation et rigueur méthodologique sont indispensables, de même qu’un bon niveau d’anglais tant écrit qu’oral.

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

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