Assemblage des communautés d'arbres à une échelle locale en forêt tropicale ; apport d'une approche intégrative

L’objectif de cette thèse est d’étudier les processus d’assemblage responsables de la structuration spatiale des communautés d’arbres à une échelle locale en forêt tropicale et plus particulièrement en Guyane française. L’utilisation de patrons spatiaux est répandue afin d’inférer les processus d’assemblage. L’hypothèse sous-jacente est que les patrons gardent une empreinte spatiale des différents processus. Cependant le lien patron-processus est controversé principalement car (i) différents processus peuvent conduire à des patrons similaires et (ii) la causalité n’est pas évidente du fait que de multiples processus interagissent dans l’espace et le temps et qu’ils peuvent avoir des signatures spatiales antagonistes ou confondues, pouvant masquer les effets de chacun sur le patron final étudié. C’est dans ce contexte que nous proposons une approche intégrative afin d’améliorer l’inférence des processus d’assemblage. Cette approche consiste dans un premier temps à étudier les distributions d’abondance et de performance des arbres dans une analyse espèce par espèce, afin de caractériser la distribution des espèces par rapport à leur niche. Cette approche consiste ensuite à tester l’implication des processus d’assemblage à partir de patrons de diversité au niveau de la communauté entière (i) en considérant les trois facettes de la diversité, (ii) à différentes échelles spatiales et (iii) en tenant compte de l’hétérogénéité environnementale qui structure une majorité d’espèces. L’étude de la distribution d’abondance face à l’altitude relative par rapport au cours d’eau le plus proche a permis de mettre en évidence une forte association d’habitat le long de ce gradient, pour la majorité des espèces communes. Comme le gradient d’altitude relative représente un proxy de l'hydrologie et de la fertilité des sols, la distribution contrastée des espèces le long de ce gradient altitudinal suggère l'importance du filtrage environnemental quant aux propriétés hydrologiques et chimiques des sols. Cependant, cette distribution d’abondance contrastée le long du gradient altitudinal ne concorde ni avec une distribution différentielle de performance face au même gradient ; ni avec une analyse significative des patrons de diversité fonctionnelle face à ce même gradient. L’importance du filtrage environnemental, face aux propriétés hydrologiques et chimiques des sols, est alors remise en cause. Enfin, nos résultats suggèrent que les distributions d’espèces puissent être influencées par la dynamique forestière en lien avec les chutes d’arbres et donc avec la disponibilité en lumière. Cette hypothèse est cohérente avec l’observation d’une forte association d’habitat le long du gradient d’altitude relative puisqu’il y a une plus forte fréquence de chute d’arbres dans les bas-fonds par rapport aux plateaux. De plus, l’importance de la limitation de dispersion mise en évidence sur ce site pourrait renforcer de tels patrons. Bien que l’on ait développé l’approche intégrative afin d’améliorer l’inférence des processus et qu’on l’ait validée via des patrons de diversité simulés, l’inférence n’est pas toujours évidente face à la complexité des écosystèmes étudiés.The aim of this thesis is to study assembly processes responsible of tree communities’ spatial structuration at local spatial scale in tropical forest and specifically in French Guiana. Spatial patterns are commonly used to infer assembly processes. The underlying hypothesis is that spatial patterns conserved the imprint of past processes. However the pattern-process link remains challenging because different processes may create similar spatial patterns and because causality may not be straightforward since multiple processes interact at different spatio-temporal scales and can have antagonistic or confounded spatial signatures that can mask each other’s’ effects on the output pattern. In this context, an integrative approach is needed to improve the inference of assembly processes from patterns. Firstly, our integrative approach consists to study species performance and abundance distributions in a species to species analysis to characterize the specific distribution regarding the niche. Then our approach consists to test the relative importance of assembly processes from diversity patterns of the whole community (i) using the three diversity facet of diversity (ii) at different spatial scales and (iii) considering environmental heterogeneities. Abundance distribution compared to the relative elevation gradient reveals a strong habitat association for the most species. As relative elevation is a proxy of hydrological and fertility properties of soils, the contrasted abundance distribution observed along the elevation gradient suggests the importance of environmental filtering through hydrological and fertility properties of soils. However, the contrasted abundance distribution observed is neither supported by performance distribution nor by functional diversity pattern. Our results are more consistently with treefall dynamics structuring species distributions with reinforcement from dispersal. Although our integrative approach may improve the inference of processes, the inference is not always straightforward given the complexity of the studied ecosystems