Avis de soutenance - doctorat - Boris FLOTTERER

Les forêts boréales sont vitales mondialement pour le stockage de carbone, la biodiversité, et les activités économiques telles que l'exploitation forestière. Cependant, la gestion durable de ces socio-écosystèmes est un défi complexe : problèmes de régénération, transformation, baisse de productivité... L'hypothèse émise est que les pressions anthropiques, en se superposant à la variabilité des perturbations naturelles, menacent ces systèmes et leurs dynamiques. Le défi de cette thèse était d'utiliser les Transformations de Graphes (GT) pour modéliser la dynamique des socio-écosystèmes forestiers boréaux soumis à l'exploitation forestière dans l'Est Canadien. Les GT sont un outil initialement développé en informatique théorique permettant de modéliser des processus à l'aide de règles et produisant un espace d'états exhaustif depuis un état initial choisi. Pour tester l'hypothèse générale et fournir des recommandations pour l'aménagement durable, cette thèse s'est appuyée sur trois objectifs : (1) Modéliser le fonctionnement naturel des forêts boréales québécoises avec les connaissances écologiques actuelles et valider l'espace d'états obtenu par comparaison avec des trajectoires paléoécologiques publiées ; (2) Ajouter les pratiques de l'exploitation forestière du 20ème siècle au fonctionnement naturel afin de comparer les espaces d'états et leurs trajectoires et de repérer les états critiques et leurs processus associés ; (3) Simuler deux scénarios d'aménagement écosystémique actuel différant par l'utilisation du territoire (peuplements fixés spatialement ou cohortes) afin de voir s'ils sont plus favorables à la résilience des socio-écosystèmes forestiers boréaux que ceux pratiqués au 20ème siècle. L'utilité des GT pour modéliser des écosystèmes naturels a été démontrée car ils permettent, à partir de règles simples décrivant les processus écologiques, de produire un espace d'états dans lequel toutes les trajectoires paléoécologiques extraites de la littérature ont pu être retrouvées. De plus, l'espace d'état du modèle Nbf montre que la transition entre la pessière à mousse et la pessière à lichen est irréversible, alors que la limite visible mais plus diffuse entre la pessière à mousse et la forêt boréale mixte est réversible. L'analyse des deux espaces d'états, obtenus en ajoutant au modèle Nbf de nouvelles règles pour modéliser les coupes rases (modèle CCbf) puis les coupes rases avec protection de la régénération (RPCCbf), montre que ces pratiques forestières du 20ème siècle sur la pessière à mousse augmentent le nombre de transitions menant à un état critique (juste avant une transition irréversible). Cette augmentation pourrait expliquer l'avancement vers le sud de la pessière à lichen. De plus, la comparaison des deux espaces d'états pointe les problèmes de régénération engendrés par la coupe rase dont le constat avait été observé lors du bilan du régime forestier québécois de 1986. En ajoutant au modèle RPCCbf une seule règle pour décrire l'effet du changement climatique qui favoriserait les épidémies d'insectes, le nouveau modèle ORPbf produit un espace d'états dans lequel le nombre de transitions vers un état critique augmente encore. Enfin, l'espace d'état obtenu avec le scénario d'aménagement par cohortes semble présenter moins de transitions irréversibles que celui obtenu avec le scénario de paysage spatialement fixé. De plus, ces deux types d'aménagement écosystémique semblent être plus favorables à la résilience du socio-écosystème de la pessière à mousse que les aménagements du 20ème siècle. Ainsi, cette thèse a démontré l'utilité des GT en écologie (dynamiques naturelles) et plus généralement pour l'étude des socio-écosystèmes (foresterie de la pessière à mousse). Les GT permettent de tester des aménagements expérimentaux dont les résultats n'apparaitraient qu'après plusieurs décennies et de prédire des états critiques et transitions irréversibles possiblement à éviter.