Interactions between oak and cervids during the process of forest regeneration - the case study of plain temperate oak stands (Quercus robur et Q. petraea)

Les cervidés ont vu leur abondance et leur distribution spatiale augmenter fortement depuis les dernières décennies, en France, et plus généralement à l’échelle de l’hémisphère Nord. Si ces espèces jouent un rôle clé dans le fonctionnement des écosystèmes forestiers, le niveau actuel des populations compromet le processus de régénération forestière de certaines essences cruciales pour la filière sylvicole telles que les chênes sessile et pédonculé (Quercus robur et Q. petraea). L’objectif de cette thèse est de quantifier et décrire les mécanismes sous-jacent de la contrainte exercée par les cervidés sur la régénération et d’identifier dans quelle mesure certaines opérations sylvicoles (coupe, dégagement et pose d’enclos) influencent cette contrainte. L’analyses de la composition de panses de cerf et de chevreuil sur le site de La Petite Pierre (Vosges) a permis de montrer que les glands de chêne représentaient une ressource significative dans le régime alimentaire de ces deux espèces, mais que leur consommation de gland saturait les années de forte fructification. Par des approches expérimentales, nous avons mis en évidence que l’abroutissement de la pousse apicale réduisait toujours la croissance en hauteur des semis que ce soit en condition de terrain, ou en pépinière, et que ce phénomène s’expliquait par une faible plasticité d’allocation des ressources pour compenser la perte de tissu. L’analyse d’un résultats d’un réseau d’enclos-exclos répartis sur plusieurs sites en France et en Suède a permis de montrer que la coupe d’arbre adulte pour augmenter l’ouverture de la canopée accentuait l’effet négatif des cervidés sur la croissance et la survie de jeunes semis de chêne, via une plus forte fréquentation des cervidés dans les patches de régénération ouverts. Enfin, suite à l’implémentant du processus d’herbivorie dans un modèle de dynamique forestière (bibliothèque Régénération de CAPSIS), j’ai effectué des simulations suggérant que sous une forte pression d’herbivorie, des opérations de dégagement moins fréquentes et maintenant des espèces accompagnatrices appétentes comme le charme permettrait de réduire l’influence négative des cervidés sur la croissance du chêne. En conclusion, les résultats de cette thèse étayent l’hypothèse que les cervidés représentent une contrainte significative pour le processus de régénération du chêne, mais suggère qu’une gestion de la végétation de sous-bois adaptée permettrait de réduire cette contrainte et de se rapprocher d’un équilibre plus durable entre faune sauvage et activités sylvicoles.The abundance and spatial distribution of cervids have drastically increased in France, and more generally in the Northern hemisphere over the last decades. These species play a crucial part in the functioning of forest ecosystems, but the current level of their populations compromises the process of forest regeneration for many tree species of crucial importance such as pedunculate and sessile oak (Quercus robur et Q. petraea). The objectives of this thesis are to quantify and unravel the mechanisms underlying the constraint exerted by cervids on oak regeneration through the consumption of acorns, of oak saplings and of admixed understory species, and (ii) to identify how specific forest management operations (i.e. fencing, felling, and clearing) can limit or enhance this constraint. The analysis of a long-term dataset of red and roe deer rumen content sampled in the study site of La Petite Pierre (Northeastern France) showed that acorns represented a significant resource in the diet of these two species, but that their acorn consumption saturated years of high fructification. Using experimental approaches, we showed that simulated deer browsing on the apical shoot systematically reduced oak sapling height growth both in situ and ex situ, and this was explained by a relatively poor plasticity in resource allocation following browsing to compensate for the loss of tissues. The analysis of a network of fenced-unfenced plots located in several sites in France and in Sweden showed that felling to increase canopy openness enhanced the negative effect of cervids on oak sapling growth and survival through a higher frequentation of cervids under open canopies. Lastly, after implementing the process of herbivory in a forest dynamic model (i.e. Regeneration library of CAPSIS modelling tool), I conducted simulations that suggested that under a high browsing pressure, less frequent clearing operations maintaining highly palatable sapling species such as hornbeam could reduce the negative influence of cervids on oak regeneration. To conclude, this thesis results confirm that cervids exert a significant constraint on the process of oak regeneration, but also suggest that adapted management of the understory vegetation could reduce this constraint and contribute to restore a balance between wildlife and silvicultural activities