Fluctuation Relations for Diffusion Processes

The paper presents a unified approach to different fluctuation relations for classical nonequilibrium dynamics described by diffusion processes. Such relations compare the statistics of fluctuations of the entropy production or work in the original process to the similar statistics in the time-reversed process. The origin of a variety of fluctuation relations is traced to the use of different time reversals. It is also shown how the application of the presented approach to the tangent process describing the joint evolution of infinitesimally close trajectories of the original process leads to a multiplicative extension of the fluctuation relations.Comment: 38 page

Cartographie des forêts anciennes de France : objectifs, bilan et perspectives

Il y a dix ans démarraient les premiers travaux de vectorisation, à l'échelle régionale, des forêts de la carte d'Etat-Major, en vue de l'établissement d'une carte nationale des forêts à longue continuité de l'état boisé. Où en est-on aujourd'hui ? Nous faisons le point de l'avancement des travaux et en tirons les premiers enseignements, en répondant aux questions suivantes : Quels sont les définitions et concepts sous-jacents à ces travaux ? Pourquoi cartographier les forêts dites "anciennes" ou "récentes" ? L'analyse des institutions ayant réalisé le travail montre que ce sont principalement les milieux de la conservation qui ont été moteurs dans ces travaux. Mais la production et la qualité des produits bois sont aussi concernés par cette cartographie. Le rôle actuel de puits de carbone des forêts françaises ne peut par exemple se comprendre qu'au travers de cette dynamique forestière ancienne. Pourquoi une focalisation sur la première moitié du XIXe siècle comme date de référence ? Que signifie la notion de minimum forestier ? Quelles en sont les limites ? Quels sont les supports de données les plus intéressantes pour cette cartographie ? Pourquoi la carte d'Etat-Major est une source particulière d'information, dans l'objectif de la cartographie des forêts anciennes, parmi la multitude de cartes ou statistiques disponibles à différentes dates et échelles ? Quelles sont les méthodes d'acquisition de la donnée ? Quelle est la précision spatiale des cartes d'occupation du sol obtenues ? Les principaux problèmes posés par l'utilisation de la carte d'Etat-Major seront présentés, ainsi que la façon dont différents projets y ont répondu. Quels résultats ont été obtenus ? Nous reviendrons entre autres sur l'estimation de la surface forestière française à la date de son minimum. Les cartes déjà réalisées, sur 33% du territoire, permettent de dessiner avec précision et de comparer les changements d'occupation du sol dans différentes régions de France, en termes de pourcentage de déboisement, reboisement et taux de forêt ancienne dans la forêt actuelle. Les évolutions du couvert forestier issues d'autres sources non cartographiques sont-elles confirmées ? Le lien avec le type de propriété foncière est particulièrement intéressant à analyser. Dans plusieurs zones de France (Pyrénées, Luberon, Alpes, Lorraine, Nord-Pas-de-Calais...) ont été réalisés des croisements entre ces cartes et les bases de données régionales de relevés floristiques (Inventaire forestier national, conservatoires botaniques). Ce nouveau type d'analyse permet d'identifier rapidement les espèces végétales liées à la continuité de l'état boisé, dites espèces de forêts anciennes, et les traits de vie qui leur sont associés. Nous présenterons une synthèse de ces résultats. Dans la moitié des zones déjà cartographiées, ce sont toutes les occupations du sol anciennes qui ont été numérisées et non seulement les forêts. Nous évoquerons l'intérêt de ce cadastre ancien, au-delà des seules questions forestières, pour le suivi de la dynamique à long terme des prairies, des milieux humides, des vignes ou des milieux urbanisés. Les techniques de vectorisation des occupations anciennes du sol évoluent vers une simplification et une accélération qui laisse présager une fin du travail plus rapide que prévue initialement, parfois au détriment de la qualité. L'extension à la France entière permettra une vision à la fois à petite échelle mais localement précise des mouvements des masses forestières. Nous discuterons les perspectives de recherche et les développements en cours, ouverts par ces progrès

Modeling tree mortality from a 20-year forest survey in the Western Ghats of India

National audienc

Steering undulatory micro-swimmers in a fluid flow through reinforcement learning

This work aims at finding optimal navigation policies for thin, deformable microswimmers that progress in a viscous fluid by propagating a sinusoidal undulation along their slender body. These active filaments are embedded in a prescribed, non-homogeneous flow, in which their swimming undulations have to compete with the drifts, strains, and deformations inflicted by the outer velocity field. Such an intricate situation, where swimming and navigation are tightly bonded, is addressed using various methods of reinforcement learning. Each swimmer has only access to restricted information on its configuration and has to select accordingly an action among a limited set. The optimisation problem then consists in finding the policy leading to the most efficient displacement in a given direction. It is found that usual methods do not converge and this pitfall is interpreted as a combined consequence of the non-Markovianity of the decision process, together with the highly chaotic nature of the dynamics, which is responsible for high variability in learning efficiencies. Still, we provide an alternative method to construct efficient policies, which is based on running several independent realisations of Q-learning. This allows the construction of a set of admissible policies whose properties can be studied in detail and compared to assess their efficiency and robustness

État des lieux du dépérissement de chêne vert en région méditerranéenne

Le chêne vert (Quercus ilex L.) fait l’objet de nombreux programmes de recherche ces dernières années afin d’estimer sa vulnérabilité dans un contexte de changement climatique. L’un d’entre eux, nommé Innov’Ilex, vise à renforcer depuis 2018 la connaissance des facteurs liés aux peuplements et aux stations forestières qui contrôlent le niveau de dépérissement observé ces dernières années. À terme, l’objectif est d’accompagner le développement de la sylviculture de cette essence emblématique de la région méditerranéenne pour optimiser sa productivité et réduire le risque de dépérissement

Characterizing tropical tree species growth strategies : learning from inter-individual variability and scale invariance

Understanding how tropical tree species differ in their growth strategies is critical to predict forest dynamics and assess species coexistence. Although tree growth is highly variable in tropical forests, species maximum growth is often considered as a major axis synthesizing species strategies, with fast-growing pioneer and slow-growing shade tolerant species as emblematic representatives. We used a hierarchical linear mixed model and 21-years long tree diameter increment series in a monsoon forest of the Western Ghats, India, to characterize species growth strategies and question whether maximum growth summarizes these strategies. We quantified both species responses to biotic and abiotic factors and individual tree effects unexplained by these factors. Growth responses to competition and tree size appeared highly variable among species which led to reversals in performance ranking along those two gradients. However, species-specific responses largely overlapped due to large unexplained variability resulting mostly from inter-individual growth differences consistent over time. On average one-third of the variability captured by our model was explained by covariates. This emphasizes the high dimensionality of the tree growth process, i.e. the fact that trees differ in many dimensions (genetics, life history) influencing their growth response to environmental gradients, some being unmeasured or unmeasurable. In addition, intraspecific variability increased as a power function of species maximum growth partly as a result of higher absolute responses of fast-growing species to competition and tree size. However, covariates explained on average the same proportion of intraspecific variability for slow-and fast-growing species, which showed the same range of relative responses to competition and tree size. These results reflect a scale invariance of the growth process, underlining that slow-and fast-growing species exhibit the same range of growth strategies

Allometric projections of time-related growth trajectories of two coexisting dipterocarp canopy species in India

International audienceBackground: TheWestern Ghats of India contain the westernmost dipterocarp forests of Asia. However, only a few dipterocarp tree species actually coexist in the forest canopy among which Vateria indica and Dipterocarpus indicus are the most common. The mechanisms contributing to the coexistence of these phylogenetically closely related species have not been identified. Aims: We investigated the time- related growth trajectories in diameter, height and crown size of these two species in the Uppangala Permanent Sample Plot to determine if trade-offs in their three-dimensional developmental strategies could contribute to their long-term coexistence. Methods: From annual diameter growth data of 692 trees > 9.55 cm in diameter at breast height over a 21-year period, we developed time-related diameter growth models for the two species, accounting for local density-dependent competition effects and topography. Combining the diameter growth models with static stem and crown allometries, we projected time-related tree growth trajectories in height and crown size. Results: While both species can reach similar dimensions, V. indica grows much faster, or at least as fast as D. indicus in diameter, height and crown size in all the observed situations. Both species respond similarly to topography, but V. indica appears to be more responsive to local density-dependent competition than D. indicus. Finally, V. indica shows higher mortality and recruitment rates and a greater basal area increase than D. indicus. Conclusions: These results refute our hypothesis that D. indicus coexists with the outperformer V. indica by a growth strategy allowing selected individuals in favourable conditions to reach the canopy more quickly than their competitors. The current coexistence of the two dipterocarp species at Uppangala appears not to be at a static equilibrium; V. indica probably being in a phase of canopy stand colonisation

Long Term Changes in Forest Landscapes in Five National Parks in Metropolitan France and the Future Champagne and Bourgogne National Forest Park

Les parcs nationaux métropolitains, qui ont connu une forte progression de leur surface forestière depuis le milieu du XIXe siècle, s’intéressent depuis plusieurs années aux forêts anciennes. Après les avoir identifiées, ils souhaitent mieux connaître leurs spécificités pour pouvoir les préserver et proposer des mesures de gestion adaptées. La comparaison des six territoires étudiés a montré une forte progression de la surface forestière, de 5 % dans le coeur du parc national de Port-Cros à près de 100 ou 200% dans les parcs nationaux de haute montagne et 340% dans les Cévennes. La distribution des situations topographiques, propriétés foncières et essences dominantes en forêt ancienne ou récente reflète également l’histoire des territoires. Les forêts anciennes sont en effet localisées plus fréquemment dans des zones pentues et en versant froid en montagne, espaces moins favorables à l’agriculture. À l’inverse, les forêts récentes apparaissent issues de recolonisation naturelle (essences pionnières sur des terrains plus accessibles) ou de reboisements (forêts domaniales RTM sur pentes par exemple). Ces résultats mettent en avant la déprise agricole, les politiques successives de reboisement ou encore les changements de pratiques pastorales comme dynamiques communes principales de l’évolution des espaces boisés. Ils sont directement valorisables par chacun des territoires. Pour aller plus loin, il est important de mieux connaître la biodiversité liée à l’ancienneté de l’état boisé et l’effet des modes de gestion, passés et actuels, sur cette biodiversité. Un travail complémentaire pourrait aussi être mené sur l’agencement spatial des forêts et le degré de connectivité entre forêt ancienne et récente.In national parks in metropolitan France, where the forest area has grown considerably since the middle of the 19th century, interest in the ancient forests they accommodate has been growing in recent years. Having identified them, national park authorities now wish to gain more knowledge about their specificities so as to better preserve them and offer suitable management methods. A comparison between the six territories surveyed showed up a strong increase in forest area —from 5 % in the heart of the Port-Cros National Park to nearly 100 or 200 % in the mountain national parks and 340 % in the Cévennes Park. The history of the territories is also reflected in the distribution of topographic features, estates and dominant species in both ancient and recent forests. Indeed, ancient forests tend to be located in mountain areas on the steep slopes and on the cold side, i.e. places that are less suitable for farming. Conversely, recent forests appear to be the outcome of natural recolonisation (pioneer species on more readily accessible land) or of reforestation (e.g. state forests under the RTM scheme on slopes). These results show that abandonment of farmland, successive reforestation policies or even changes in pastoral practices are major drivers common to woodland changes. They can be applied directly in all of these territories. To go further, it is important to gain knowledge about the biodiversity associated with the continuity of woodland status and the effect of management methods, both past and present, on that biodiversity. Furthermore, it would be useful to study the spatial layout of forests and the degree of interconnection between ancient and recent forests

Observed and fitted growth variability according to species maximum growth.

<p>Variance of observed growth within each species according to species maximum growth (A).Proportion of this intraspecific variability captured by the model for each species (R_i²) according to species maximum growth (B). The lines represent fitted relationships with a power (A) and a linear function (B).</p