Historical ecology and biodiversity conservation of ancient forests in protected mountain areas : a multi-taxon approach

En France, la surface forestière n’a cessé de diminuer jusqu’au milieu du XIXème siècle, puis a connu une augmentation rapide suite à la révolution industrielle. Ce minimum forestier marque la limite entre les "forêts anciennes" préexistantes et les "forêts récentes" installées par la suite, car il permet d’une part de supposer une longue continuité forestière antérieure et, d’autre part, d’estimer précisément les surfaces forestières passées grâce à l’existence de cartes suffisamment complètes (cadastre napoléonien et cartes d’état-major entre autres). Cette continuité temporelle des forêts anciennes induit une stabilité susceptible de favoriser la présence d’espèces particulières à faible capacité de dispersion et sensibles aux perturbations.Si la surface forestière française a quasiment doublé depuis 1850, on estime que 15 % de la forêt présente en 1840 a disparu aujourd’hui à l’échelle nationale. Malgré les recommandations de l’UICN pour protéger les forêts anciennes, les actions de conservation sont encore mal définies et relèvent du principe de précaution. Ce projet de thèse s’inscrit dans le cadre d’un partenariat avec cinq parcs nationaux français situés en zone de montagne (Pyrénées, Cévennes, Mercantour, Ecrins et Vanoise) qui ont déjà effectué un travail de vectorisation et de recensement des forêts anciennes sur leur territoire. Il a pour but de répondre à trois questions de recherches principales :1- Quel est le rôle des forêts anciennes pour la conservation des espèces menacées ?2- Le type d’usage ancien du sol influence-t-il la biodiversité des forêts récentes ?3- La gestion forestière impacte-t-elle la biodiversité des forêts anciennes ?La première question a été traitée à l’aide d’une analyse statistique des données naturalistes collectées par différents réseaux d’observateurs dans les aires d’adhésion des cinq parcs nationaux de la zone d’étude. Ce travail a montré que les spermaphytes, les ptéridophytes, les bryophytes et les coléoptères forestiers menacés répondaient davantage à la surface de forêt historique qu’à la surface de forêt actuelle, mettant ainsi en évidence un délai de réponse aux modifications du paysage de 150 ans. Le second volet a été traité à l’aide de relevés botaniques réalisés dans les forêts du parc national de la Vanoise sur quatre types d’usage ancien : la forêt, la pâture, la prairie de fauche et la culture. Cette étude a mis en évidence une absence de différence des conditions édaphiques entre les forêts anciennes et les forêts récentes développées sur d’anciennes pâtures et prairies de fauche tandis que les forêts situées sur d’anciennes cultures présentaient des sols plus riches. D’autre part, les différences de composition taxonomique et fonctionnelle des communautés végétales du sous-bois étaient aussi plus faibles entre les forêts anciennes et les anciennes pâtures qu’entre les forêts anciennes et les anciennes cultures. Enfin, le troisième volet a été traité à l’aide de relevés de communautés de champignons par métabarcoding dans les forêts publiques de Vanoise présentant un gradient de durée écoulée depuis la dernière exploitation de plus de 1 à 75 ans. Cette étude a montré que la gestion sylvicole peu intensive des forêts de Vanoise était peu impactante sur la biodiversité des champignons du sol et confirme les faibles traces laissées à long terme par le pâturage dans les forêts récentes.Ce travail met donc en lumière l’importance des forêts anciennes pour la conservation de la biodiversité, notamment des espèces forestières, mais souligne également que le type d’usage ancien du sol est important à considérer en forêts récentes. Les anciennes pâtures en particulier, qui représentent une part importante des forêts récentes dans les zones de montagne, ont un impact plus faible que les autres usages.In France, the forest area decreased continuously until the middle of the 19th century, then increased rapidly following the industrial revolution. This forest minimum marks the limit between pre-existing "ancient forests" and the "recent forests" that were established later, because it makes it possible to assume a much longer forest continuity and to estimate precisely the historic forest areas thanks to the existence of complete historical maps (Napoleonic cadastre and Ordnance Survey maps among others). This temporal continuity of ancient forests induces a stability likely to favor the presence of particular species with low dispersal capacity and sensitive to disturbances.If the French forest area has almost doubled since 1850, it is estimated that 15 % of the forests present in 1840 has disappeared today at a national scale. Despite IUCN recommendations to protect ancient forests, conservation actions are still poorly defined and fall under the precautionary principle. This thesis project is part of a partnership with five French national parks located in mountain areas (Pyrenees, Cevennes, Mercantour, Ecrins and Vanoise) which have already vectorised and identified ancient forests on their territory. It aims to answer three main research questions :1- What is the role of ancient forests for the conservation of threatened species?2- Does the type of ancient land use influence the biodiversity of recent forests?3- Does forest management impact the biodiversity of ancient forests?The first question was addressed through statistical analysis of naturalist data collected by different networks of observers in the areas of adhesion of the five national parks in our study area. This work showed that threatened spermaphytes, pteridophytes, bryophytes, and forest beetles were more responsive to historical forest area than to current forest area, highlighting a 150-year lag in response to landscape change. The second part of the study was based on botanical surveys carried out in the forests of the Vanoise national park on four types of ancient use: forest, pasture, hay meadow and crop. This study showed that there was no difference in edaphic conditions between ancient forests and recent forests developed on former pastures and hay meadows, whereas forests located on former cropland had richer soils. On the other hand, differences in taxonomic and functional composition of understory plant communities were also smaller between ancient forests and former pastures than between ancient forests and former cropland. Finally, the third question was treated using metabarcoding surveys of fungal communities in the public forests of Vanoise with a gradient of time elapsed since the last harvest from one to 75 years. This study showed that the low-intensity silvicultural management of the Vanoise forests had little impact on soil fungal communities and confirmed the weak long-term traces left by grazing in recent forests.This work therefore highlights the importance of old-growth forests for the conservation of biodiversity, particularly forest species, but also emphasizes that the type of ancient land use is important to consider in recent forests. Former pastures in particular, which represent an important part of recent forests in mountain areas, have a lower impact than other land uses