Résumé : L'importance des forêts tropicales dans le cycle du carbone à l'échelle planétaire est majeure, tant en terme de stock qu’en terme de flux de CO2. Plusieurs études mettent en évidence des changements au sein des forêts tropicales au cours des 20 dernières années, notamment des changements de la dynamique forestière et une augmentation de la biomasse aérienne. Les déterminants de ces variations sont aujourd’hui discutés et nous proposons ici d’apporter une contribution à ce débat. Les données utilisées dans ce travail proviennent du dispositif de suivi forestier à long terme de Paracou, Guyane Française, mis en place en 1984 et qui recouvre plus de 120 ha de forêt tropicale humide. Les données météorologiques proviennent de la tour à flux du dispositif, Guyaflux. Les mesures de diamètre proviennent de la base Guyafor pour les données annuelles et bisannuelles, et des mesures de 260 arbres à proximité de la tour à flux pour les mesures diamétriques intra-annuelles.Cette thèse se divise en deux grandes parties. La première concerne l’analyse de la biomasse du dispositif de suivi forestier de Paracou en Guyane et l’implication des changements de structure de cette forêt sur le bilan de carbone. Cette partie est constituée de deux points. (i) Quelles échelles temporelles et spatiales sont pertinentes pour analyser les composantes de structure (biomasse, aire basale et nombre de tiges) et de dynamique (croissance, recrutement et mortalité) des forêts tropicales afin de minimiser les effets d’échantillonnage ? Nous avons établi une méthodologie permettant de relier les intervalles de temps et la surface de mesure aux coefficients de variation de chacune des variables de structure et de dynamique de la forêt. (ii) Quels processus démographiques sont prépondérants dans l’explication des variations de biomasse et comment se redistribue la biomasse accumulée dans le système ? L’augmentation de la biomasse observée sur le dispositif de Paracou serait liée à la rareté des évènements de mortalité des gros arbres qui portent une part très importante de la biomasse.La deuxième partie de la thèse concerne l’analyse de l’effet du climat à moyen terme, inter et intra-annuel, et les effets directs du climat dans les changements de dynamique de la forêt. Cette partie se divise en 3 points. (i) Comment quantifier le stress hydrique en forêt tropicale humide ? Nous avons réalisé un modèle journalier de réserve en eau du sol pour les arbres en forêt tropicale. (ii) Quelles variables sont explicatives de la croissance des arbres en forêt guyanaise ? Nous avons montré que l’eau dans le sol est le facteur le plus explicatif du déterminisme climatique parmi un panel de variables climatiques. (iii) Quels traits fonctionnels sont prédicteurs de la réponse des arbres aux variations climatique ? Nous avons déterminé que des traits spécifiques, densité du bois et la hauteur maximale, ainsi que le diamètre de l'arbre au moment de la mesure, modulent la croissance des arbres en réponse au climat.
At a global scale tropical forest play a major role in term of carbon stock as well as in term of CO2 fluxes. Several studies have highlighted changes in tropical forest functioning during the last 20 years including a faster turnover and an increase of above ground biomass. The drivers of these changes are discussed and throughout this thesis we propose to contribute to this debate. We use the data from the Paracou experimental site in French Guiana established in 1984 on 120 hectares of moist tropical forest. Meteorological data come from the flux tower of the site, Guyaflux. We use annual and bisannual diameter measurements from the Guyafor database, and intra-annual diameter increments from the measurements of 260 trees near the flux tower.This thesis has two main parts. In the first part we present the biomass analysis of the Paracou permanent plots and the impact of structural changes in this forest on the carbon budget. The first part is constituted by two points. (i) Which temporal and spatial scale used to analyze the structure (biomass, basal area and stem density) and dynamics (tree growth, recruitment and mortality)components of tropical forest in order to minimized sample bias ? We establish a simple method to rely measurement interval between census and surface of measurement to the coefficient of variation of forests structure and dynamic components (ii) Which demographic process are involved in the explanation of biomass variation and how the biomass is distributed in the system ? The observed increase of biomass at Paracou could be link to the rarity of big trees mortality events. These big trees represent the larger part of the biomass. In the second part, we present the analysis of intra and inter-annual climate variation effects on forest dynamic changes. This part is divided in two points. (i) How to model drought stress in moist tropical forest ? We built a daily water balance model for tropical trees. (ii) Which climate variables explain the tree growth in guianian forests? We shown that soil water availability is the determinant factor of tree growth among a panel of climate variables. (iii) Which functional traits are involved in the tropical tree growth responses to climate? In this analysis, we determined that wood specific gravity, maximum tree height and tree diameter modulate the tree growth response to climate variations.

http://www.theses.fr/2011AGUY0481/document

Éditeur(s) : HAL CCSD Wiley
Résumé : 1. Functional traits provide insight into a variety of ecological questions, yet the optimal sampling method to estimate the community-level distribution of plant functional trait values remains a subject of debate, especially in species-rich forests. 2. We present a simulation analysis of the trait distribution of a set of nine completely sampled permanent plots in the lowland rain forests of French Guiana. 3. Increased sampling intensity consistently improved accuracy in estimating community-weighted means and variances of functional trait values, whereas there was substantial variation among functional traits and minor differences among sampling strategies. 4. Thus, investment in intensified sampling yields a greater improvement in the accuracy of estimation than does an equivalent investment in sampling design complication. 5. Notably, 'taxon-free' strategies frequently had greater accuracy than did abundance-based strategies, which had the additional cost of requiring botanical surveys. 6. We conclude that there is no substitute for extensive field sampling to accurately characterize the distribution of functional trait values in species-rich forests.
ISSN: 0269-8463

hal-01536541
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01536541
PRODINRA : 343202
DOI : 10.1111/1365-2435.12433

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Atmospheric carbon dioxide records indicate that the land surface has acted as a strong global carbon sink over recent decades, with a substantial fraction of this sink probably located in the tropics, particularly in the Amazon. Nevertheless, it is unclear how the terrestrial carbon sink will evolve as climate and atmospheric composition continue to change. Here we analyse the historical evolution of the biomass dynamics of the Amazon rainforest over three decades using a distributed network of 321 plots. While this analysis confirms that Amazon forests have acted as a long-term net biomass sink, we find a long-term decreasing trend of carbon accumulation. Rates of net increase in above-ground biomass declined by one-third during the past decade compared to the 1990s. This is a consequence of growth rate increases levelling off recently, while biomass mortality persistently increased throughout, leading to a shortening of carbon residence times. Potential drivers for the mortality increase include greater climate variability, and feedbacks of faster growth on mortality, resulting in shortened tree longevity. The observed decline of the Amazon sink diverges markedly from the recent increase in terrestrial carbon uptake at the global scale, and is contrary to expectations based on models.
ISSN: 1476-4687

hal-01204223
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01204223
DOI : 10.1038/nature14283
PRODINRA : 294797
PUBMED : 25788097

Éditeur(s) : HAL CCSD Muséum national d'histoire naturelle
Résumé :  
Des méthodes de mesure de biodiversité de différents habitats forestiers, mises au point en Guyane, sont exposées dans cet article : elles permettent d'analyser comparativement la diversité spécifique et écologique de différentes forêts à l'aide de courbes aire-espèces et d'indices de diversité établis pour chaque composante du peuplement de plantes vasculaires. En plus de la connaissance fondamentale de la structure et de la composition floristique, indispensables à la compréhension du fonctionnement de l'écosystème forestier, ces nouveaux outils trouvent des applications concrètes pour orienter les actions de gestion et de conservation du patrimoine naturel des forêts guyanaises.
ISSN: 0183-5173

hal-01032152
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01032152

Éditeur(s) : HAL CCSD Nature Publishing Group
Résumé : Tropical forests store large amounts of biomass despite they generally grow in nutrient-poor soils, suggesting that the role of soil characteristics in the structure and dynamics of tropical forests is complex. We used data for >34 000 trees from several permanent plots in French Guiana to investigate if soil characteristics could predict the structure (tree diameter, density and aboveground biomass), and dynamics (growth, mortality, aboveground wood productivity) of nutrient-poor tropical forests. Most variables did not covary with site-level changes in soil nutrient content, indicating that nutrient-cycling mechanisms other than the direct absorption from soil (e.g. the nutrient uptake from litter, the resorption, or the storage of nutrients in the biomass), may strongly control forest structure and dynamics. Ecosystem-level adaptations to low soil nutrient availability and long-term low levels of disturbance may help to account for the lower productivity and higher accumulation of biomass in nutrient-poor forests compared to nutrient-richer forests.
ISSN: 2045-2322

hal-01606170
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01606170
DOI : 10.1038/srep45017
PRODINRA : 389876