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

Plant communities of forest-grassland interfaces and their environment in a context of afforestation and deforestation

En Europe tempérée, les paysages sont dominés par une mosaïque de forêts, prairies et cultures depuis plusieurs siècles. Cette longue période de temps a permis la spécialisation d'espèces au sein des habitats et de leurs interfaces grâce à de forts contrastes environnementaux. Cependant, de fréquents changements d'occupation du sol ont eu lieu par le passé, lesquels se sont accélérés dans les dernières décennies, remettant en cause la stabilité des communautés végétales et de leur environnement. L'afforestation d'anciennes prairies et l'extension de prairies par déforestation, le plus souvent issues de la progression et de la régression d'anciennes lisières, n'ont que peu été étudiées. Au sein des interfaces foret-prairie, en plus d'un effet lisière induit au sein de chaque habitat par la proximité de l'habitat adjacent, un effet histoire peut s'ajouter au sein des habitats récents, c'est-à-dire un héritage environnemental et/ou floristique (dette d'extinction, crédit de colonisation). Au sein des lisières d'habitats récents, une interaction entre effet lisière et effet histoire peut également être rencontrée. Dans cette thèse, les objectifs ont été d'évaluer l'influence relative de l'effet lisière et de l'effet histoire le long d'interfaces forêt-prairie stables, issues d'afforestation et issues de déforestation en s'intéressant (i) aux conditions environnementales, (ii) à la richesse et à la composition floristique des communautés végétales, et (iii) aux valeurs de traits au sein des communautés. Nos résultats ont montré des gradients croissants d'intensité lumineuse et de nutriments des sols allant des lisières aux cœurs de prairies. En réponse à ces gradients, un fort effet lisière sur la composition des communautés végétales a été trouvé en prairie. Ces différences floristiques entre lisières et cœurs de prairies s'expliquent par la présence d'un grand nombre d'espèces transgressives parmi les espèces spécialistes de forêt, lesquelles ont des valeurs de traits favorisant leur transgression en prairie. A côté de cela, une dette d'extinction d'espèces spécialistes de prairie a été trouvée au sein des forêts récentes, laquelle est responsable d'une hauteur végétative plus importante par rapport aux forêts anciennes. Ces résultats s'expliquent par une intensité lumineuse restée plus élevée au sein des forêts récentes, même après plusieurs décennies. Une dette d'extinction d'espèces spécialistes de forêt a aussi été mise en évidence en lisière de prairie récente, laquelle est le résultat d'une interaction entre effet lisière et effet histoire. En prairie récente, l'effet lisière favorise le maintien des espèces forestières. D'après nos résultats, les lisières de forêt et de prairie, dont la plupart ont subit un déplacement au cours des deux derniers siècles, hébergent de nombreuses espèces végétales spécialistes des habitats anciens, parfois en dette d'extinction. Une réévaluation de la distribution des espèces au sein des communautés végétales de forêts et prairies semble alors nécessaire en tenant en compte de l'histoire des habitats. Face à l'instabilité croissante des forêts et prairies, l'identification des espèces en dette d'extinction représente une chance pour la conservation et la restauration de la biodiversité végétaleIn temperate Europe, landscapes are dominated by a mosaic of forests, grasslands and crops since several centuries. This long period of time allowed the specialization of species within the habitats and their interfaces thanks to strong environmental contrasts. However, there have been frequent land-use changes in the past, which have accelerated in recent decades, challenging the stability of plant communities and their environment. The afforestation of former grasslands and the extension of grasslands by deforestation, mostly resulting from the progression and regression of the edges, have been poorly studied. In the forest-grassland interfaces, in addition to an edge effect induced in each habitat by the proximity to the adjacent habitat, a history effect can be added in recent habitats, i.e. an environmental and/or floristic legacy (extinction debt, colonization credit). In the recent habitat edges, an interaction between edge effect and history effect can also be encountered. In this thesis, the objectives were to evaluate the relative abundance of the edge effect and the history effect along forest-grassland interfaces stable, from afforestation process and from deforestation process, by studying (i) environmental conditions, (ii) the richness and floristic composition of plant communities, and (iii) trait values within communities. Our results showed increasing gradients of light intensity and soil nutrients ranging from grassland edges to grassland cores. In response to these gradients, a strong edge effect on the composition of plant communities was found in grasslands. These floristic differences between grassland edges and grassland cores are explained by the presence of a large number of transgressive species among the forest specialist species, which have trait values favoring their transgression in grasslands. Besides this, an extinction debt of grassland specialist species has been found in recent forests, which is responsible for a higher vegetative height compared to ancient forests. These results can be explained by the fact that light intensity remained higher in recent forests, even after several decades. An extinction debt of forest specialist species has also been demonstrated in the recent grassland edges, which is the result of an interaction between edge effect and history effect. In recent grasslands, the edge effect favors the maintenance of forest species. According to our findings, forest and grassland edges, most of which have been displaced over the past two centuries, are home to many plant species that are habitat specialists, sometimes in extinction debt. A re-evaluation of the distribution of species within forest and grassland plant communities then seems necessary, taking into account the history of habitats. In a context of increasing forests and grasslands instability, the identification of species in extinction debt represents an opportunity for the conservation and restoration of plant biodiversit

Les communautés végétales des interfaces forêt-prairie et leur environnement face aux cas d'afforestation et de déforestation

In temperate Europe, landscapes are dominated by a mosaic of forests, grasslands and crops since several centuries. This long period of time allowed the specialization of species within the habitats and their interfaces thanks to strong environmental contrasts. However, there have been frequent land-use changes in the past, which have accelerated in recent decades, challenging the stability of plant communities and their environment. The afforestation of former grasslands and the extension of grasslands by deforestation, mostly resulting from the progression and regression of the edges, have been poorly studied. In the forest-grassland interfaces, in addition to an edge effect induced in each habitat by the proximity to the adjacent habitat, a history effect can be added in recent habitats, i.e. an environmental and/or floristic legacy (extinction debt, colonization credit). In the recent habitat edges, an interaction between edge effect and history effect can also be encountered. In this thesis, the objectives were to evaluate the relative abundance of the edge effect and the history effect along forest-grassland interfaces stable, from afforestation process and from deforestation process, by studying (i) environmental conditions, (ii) the richness and floristic composition of plant communities, and (iii) trait values within communities. Our results showed increasing gradients of light intensity and soil nutrients ranging from grassland edges to grassland cores. In response to these gradients, a strong edge effect on the composition of plant communities was found in grasslands. These floristic differences between grassland edges and grassland cores are explained by the presence of a large number of transgressive species among the forest specialist species, which have trait values favoring their transgression in grasslands. Besides this, an extinction debt of grassland specialist species has been found in recent forests, which is responsible for a higher vegetative height compared to ancient forests. These results can be explained by the fact that light intensity remained higher in recent forests, even after several decades. An extinction debt of forest specialist species has also been demonstrated in the recent grassland edges, which is the result of an interaction between edge effect and history effect. In recent grasslands, the edge effect favors the maintenance of forest species. According to our findings, forest and grassland edges, most of which have been displaced over the past two centuries, are home to many plant species that are habitat specialists, sometimes in extinction debt. A re-evaluation of the distribution of species within forest and grassland plant communities then seems necessary, taking into account the history of habitats. In a context of increasing forests and grasslands instability, the identification of species in extinction debt represents an opportunity for the conservation and restoration of plant biodiversityEn Europe tempérée, les paysages sont dominés par une mosaïque de forêts, prairies et cultures depuis plusieurs siècles. Cette longue période de temps a permis la spécialisation d'espèces au sein des habitats et de leurs interfaces grâce à de forts contrastes environnementaux. Cependant, de fréquents changements d'occupation du sol ont eu lieu par le passé, lesquels se sont accélérés dans les dernières décennies, remettant en cause la stabilité des communautés végétales et de leur environnement. L'afforestation d'anciennes prairies et l'extension de prairies par déforestation, le plus souvent issues de la progression et de la régression d'anciennes lisières, n'ont que peu été étudiées. Au sein des interfaces foret-prairie, en plus d'un effet lisière induit au sein de chaque habitat par la proximité de l'habitat adjacent, un effet histoire peut s'ajouter au sein des habitats récents, c'est-à-dire un héritage environnemental et/ou floristique (dette d'extinction, crédit de colonisation). Au sein des lisières d'habitats récents, une interaction entre effet lisière et effet histoire peut également être rencontrée. Dans cette thèse, les objectifs ont été d'évaluer l'influence relative de l'effet lisière et de l'effet histoire le long d'interfaces forêt-prairie stables, issues d'afforestation et issues de déforestation en s'intéressant (i) aux conditions environnementales, (ii) à la richesse et à la composition floristique des communautés végétales, et (iii) aux valeurs de traits au sein des communautés. Nos résultats ont montré des gradients croissants d'intensité lumineuse et de nutriments des sols allant des lisières aux cœurs de prairies. En réponse à ces gradients, un fort effet lisière sur la composition des communautés végétales a été trouvé en prairie. Ces différences floristiques entre lisières et cœurs de prairies s'expliquent par la présence d'un grand nombre d'espèces transgressives parmi les espèces spécialistes de forêt, lesquelles ont des valeurs de traits favorisant leur transgression en prairie. A côté de cela, une dette d'extinction d'espèces spécialistes de prairie a été trouvée au sein des forêts récentes, laquelle est responsable d'une hauteur végétative plus importante par rapport aux forêts anciennes. Ces résultats s'expliquent par une intensité lumineuse restée plus élevée au sein des forêts récentes, même après plusieurs décennies. Une dette d'extinction d'espèces spécialistes de forêt a aussi été mise en évidence en lisière de prairie récente, laquelle est le résultat d'une interaction entre effet lisière et effet histoire. En prairie récente, l'effet lisière favorise le maintien des espèces forestières. D'après nos résultats, les lisières de forêt et de prairie, dont la plupart ont subit un déplacement au cours des deux derniers siècles, hébergent de nombreuses espèces végétales spécialistes des habitats anciens, parfois en dette d'extinction. Une réévaluation de la distribution des espèces au sein des communautés végétales de forêts et prairies semble alors nécessaire en tenant en compte de l'histoire des habitats. Face à l'instabilité croissante des forêts et prairies, l'identification des espèces en dette d'extinction représente une chance pour la conservation et la restauration de la biodiversité végétal

Interactive effects of land-use change and distance-to-edge on the distribution of species in plant communities at the forest-grassland interface

Questions : What are the patterns of plant communities in terms of richness and floristic composition along stable forest-grassland interfaces? Are there specific species at the edge and/or specialist species transgressions between adjacent habitats? How does edge displacement following land-use change alter distance-to-edge plant diversity patterns? What are the relative influences of the edge effect and the edge displacement in forests and grasslands? Location: Forests and grasslands in northeast France. Methods : Floristic surveys were conducted in three types of forest-grassland interface, which can be stable or the result of edge displacements due to afforestation or deforestation. The sample comprised a total of 132 plots in 22 forest-grassland interfaces. Point-biserial correlation coefficients were used to classify the species into several groups in stable interfaces: forest, edge or grassland specialists and generalists. Using LMMs and Tukey's HSD tests, the total species richness and that of each species group were compared between the plot positions (i.e. distance-to-edge) and between the stable interfaces and cases of afforestation and deforestation. To evaluate the relative influence of the edge effect (plot position) and edge displacement (afforestation/deforestation) on plant community composition, CCAs and variation partitionings were performed. Results : The largest difference in both plant community richness and composition was found between the forest and grassland edges. The highest species richness was found at the grassland edges. In addition to a high number of generalist species, a mixture of forest and grassland specialist species were predominant at the edges, and the forest specialists were almost the only transgressive species. Afforestation interfaces showed an extinction debt of grassland and edge specialist species and a colonization credit of forest specialists in recent forests. The effects of edge displacement were larger than those of the edge effect in forests, and the opposite was observed in the grasslands. Conclusions : Forest and grassland plant communities differ strongly even over very short distances. However, the edges host a large number of forest and grassland specialist species, which explain higher species richness than in adjacent habitats. This results from interactive effects of distance-to-edge and edge displacement following land-use change

Distribution des communautés végétales aux interfaces forêt-prairie : influences des gradients environnementaux et héritages des occupations passées du sol ?

absen

Distribution of soil properties along forest-grassland interfaces: Influence of permanent environmental factors or land-use after-effects?

International audienceSoil properties vary spatially according to land use; both because land users have selected specific soil properties for specific land uses, and land uses modify the soil properties. However, permanent environment factors and land-use effects are unlikely to display the exact same spatial patterns. Study of the spatial and historical patterns of distribution of soil properties could help to separate between these two causes. In this aim, we studied 22 forest-grassland interfaces with controlled historical configurations in northeast France. In each land use (forest and grassland), three distances to the edge (edge, periphery and core) and two land-use histories (ancient and recent) were studied.Along forest-grassland interfaces, forests were usually located slightly upslope of grasslands, and mainly because this non-random topographic position the topsoil texture was significantly more silty in forests, and clayey in grasslands. After statistically controlling for the effects of topography and soil texture, we observed two main gradients of variation in soil properties according to the distance-to-edge (acidity in forest and nutrient content in grassland). In forest, pH and Ca dropped from the edges to the peripheries (15 m distance), while in grassland, C, N, P and Na sharply increased from the edges to the cores (25 m distance). These results demonstrate, through the edge effect, the strong influence of the land use on a part of soil properties. Furthermore, less than two centuries after grassland afforestation or deforestation, we observed that soil properties in recent forests and recent grasslands were respectively closer to their current land use than to their former land use. These results demonstrate a rapid change in soil properties after land-use change. However, recent forests and recent grasslands kept a legacy of soil texture from their former land use, respectively. Recent grasslands also kept a lower soil density, N and Na content compared to ancient grasslands.Hence, this study of forest-grassland interfaces show strong and short-scale relationships between land use and soil properties and suggest that they express both original choices of land users for specific soil properties and land-use after-effects. The non-random topographic position of the forest-grassland interfaces indicates a conscious choice of this positioning by the land users, for agronomic reasons. Beyond that, land use, through vegetation composition and management practices, also has a strong impact on soil properties. The fact that land-use changes affect most soil properties after only a few decades confirms the existence of land-use effects over time

POLLIFLOR : Caractérisation fonctionnelle des habitats agropastoraux pour les communautés d’insectes pollinisateurs

International audienc

Identifying generic proxies for assessing ecosystem properties and conservation status of semi-natural grasslands

International audienc

Long‐term influence of early human occupations on current forests of the Guiana Shield

International audienceTo decipher the long-term influences of pre-Columbian land occupations on contemporary forest structure, diversity, and functioning in Amazonia, most of the previous research focused on the alluvial plains of the major rivers of the Amazon basin. Terra firme, that is, nonflooded forests, particularly from the Guiana Shield, are yet to be explored. In this study, we aim to give new insights into the subtle traces of pre-Columbian influences on present-day forests given the archaeological context of terra firme forests of the Guiana Shield. Following archaeological prospects on 13 sites in French Guiana, we carried out forest inventories inside and outside archaeological sites and assessed the potential pre-Columbian use of the sampled tree species using an original ethnobotanical database of the Guiana Shield region. Aboveground biomass (320 and 380 T/ha, respectively), basal area (25–30 and 30–35 m2/ha, respectively), and tree density (550 and 700 stem/ha, respectively) were all significantly lower on anthropized plots (As) than on nonanthropized plots (NAs). Ancient human presence shaped the species composition of the sampled forests with Arecaceae, Burseraceae, and Lauraceae significantly more frequent in As and Annonaceae and Lecythidaceae more frequent in NAs. Although alpha diversity was not different between As and NAs, the presence of pre-Columbian sites enhances significantly the forest beta diversity at the landscape level. Finally, trees with edible fruits are positively associated with pre-Columbian sites, whereas trees used for construction or for their bark are negatively associated with pre-Columbian sites. Half a millennium after their abandonment, former occupied places from the inner Guiana Shield still bear noticeable differences with nonanthropized places. Considering the lack of data concerning archaeology of terra firme Amazonian forests, our results suggest that pre-Columbian influences on the structure (lower current biomass), diversity (higher beta diversity), and composition (linked to the past human tree uses) of current Amazonian forests might be more important than previously thought

Environmental drivers of plant diversity of chalk grasslands in north-western France

International audienceIn Europe, chalk grasslands are considered as biodiversity hotspots, hosting rare species (e.g. orchid and endemic species). However, since the mid 20th century, this habitat is threatened by changes in agricultural practices, especially the decline of pastoralism and recent anthropogenic nitrogen inputs. In this national research project (‘SURPAS’ project, French Ministry for the Ecological Transition, UMS PatriNat, OFB), we aimed to identify the main factors driving plant composition and richness of these chalk grassland communities to update our knowledge and recommendations in terms of conservation measures. The study was carried out in Natura 2000 chalk grassland sites in the valley of Somme river, in north-western France. We performed botanical and habitat surveys (topography and soil measures, vegetation structure, composition and biomass, fodder quality) at two spatial scales, in 1x1 m and 4x4 m plots. Data were analyzed using multivariate analyses (CCA) and mixed models. Our main results showed that plant height, South exposure, litter thickness and woody species abundance drive composition and richness species, and that nitrogen inputs in the ecosystem, Brachypodium pinnatum dominance and tree colonization were currently the major threats to the conservation of the diversity of chalk grasslands