DYNAMICS - Dynamique et gestion durable des écosystèmes terrestres dans un contexte de changement global

L’équipe DYNAMICS a pour objectif de développer des connaissances et des outils (ex. modèles, méthodes, indicateurs, …) pour comprendre et prédire la dynamique de communautés ou d’écosystèmes terrestres, en particulier les forêts de montagne. Nous nous intéressons également à la gestion de ces écosystèmes et aux services qu’ils rendent à la société, dans un contexte de changement global. Notre volonté est de produire des résultats ayant une portée générale, grâce à leur ancrage théorique, et une utilité pratique pour la société, grâce à l’étude de cas concrets en lien avec les acteurs de terrain. Nous nous intéressons également à d’autres écosystèmes : forêts de plaine, milieux ouverts, populations animales ainsi qu’à des échelles de temps variées allant jusqu’à l’échelle de temps évolutive.

Recherche

Nos travaux ont pour objectif de prédire la dynamique des écosystèmes en fonction de leur structure, de l’environnement et de la gestion à plusieurs échelles spatiales. Nos axes de recherche s’articulent autour de

La modélisation des processus démographiques, les interactions entre arbres et la réponse des peuplements aux changements de climat et de gestion.
La caractérisation de la structure des peuplements forestiers à partir de données de télédétection.
Les effets des changements de gestion et de climat sur les services écosystémiques et la biodiversité.
Les effets de la compartimentation des paysages sur les mouvements animaux.
Les interactions entre sélection naturelle et sexuelle.

Nos questions de recherche

Applications à la gestion

Nos modèles prédictifs sont conçus pour pouvoir répondre à des questions des acteurs de terrain et dans certains cas pour pouvoir être utilisés directement par eux grâce :

à la formalisation des gestions pratiquées et au développement des indicateurs de services écosystémiques
à la télédétection, nos approches permettant de quantifier la ressource forestière et de caractériser sa composition et sa structure,
au développement d’interfaces conviviales, qui proposent des outils de simulation directement utilisables par les gestionnaires
aux comparaisons des stratégies de gestion permises par nos modèles.

Moyens et techniques mis en œuvre

Notre démarche de recherche repose sur :

une volonté de lier théories écologique, théories évolutives, modélisation quantitative et pratiques de gestion.
une démarche de modélisation qui va de l’analyse mathématique de modèles, à l’expérimentation numérique et à la prédiction sur des cas concrets.
une prise en compte de la structure des communautés et des paysages comme un point de jonction entre processus dynamiques et services écosystémiques.
une analyse des interactions humains – écosystèmes à travers les pratiques de gestion.

Le suivi de dispositifs et placettes permanentes en forêt, en particulier sur des variables dendrométriques, la fécondité et des traits des espèces.

Projets en cours

PROJETS ANR

FORBIC (2018 – 2023) – projet Make Our Planet Great Again

Foresting biodiversity change.
Effet des espèces, du climat et de la concurrence sur la fécondité des arbres – Effet du changement climatique et des interactions biotiques sur les changements de la biodiversité.
Porteur du projet : James Clark*² contact : Benoît Courbaud¹
Autres participants INRAE Grenoble : Georges Kunstler¹, Eric Mermin¹, Pascal Tardif³, Valentin Journe*¹, Michal Bogdziewicz*¹⁵

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DECLIC (2020-2024) – Appel à Projet Générique ANR 2020

Réponse fonctionnelle et démographique des arbres aux stress climatiques et à la compétition pour évaluer la vulnérabilité des forêts aux changement climatiques
Porteur du projet : Georges Kunstler¹
Autres participants INRAE : Sylvain Delzon⁴, Guillaume Charrier⁵, Franck Jabot⁶, Laura Touzot*¹
Autres partenaires : DUKE University (Nicholas School of the Environment)

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TRANSALP (2020-2024)

Comprendre la dynamique transitoire des prairies alpines face au réchauffement climatique au travers des rétroactions plantes-sol
Porteur du projet : Tamara Münkemüller⁷
Autres participants INRAE Grenoble : Fanny Dommanget⁸, Nathan Daumergue³, Isabelle Boulangeat⁹
Autres partenaires : EDYTEM, CARRTEL, LESSEM, SAJF.

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NOLO (2020-2024) – Appel à Projet Générique ANR 2020

Comportement en temps long des processus de branchement infiniment dimensionnels et applications de ces résultats limites, en particulier en biologie (divisions cellulaires, modèles d’évolution…).
Porteur du projet : Bertrand Cloez, INRAE Montpellier
Autres participants INRAE : Charline Smadi¹, Jérôme Coville

PROJETS EUROPEENS

MASTIF (2021 – 2027) – Mast Inference and Forecasting

Comment la reproduction des arbres détermine la structure et la diversité des forêts du 21^ème siècle face au changement climatique.
Porteurs du projet : James Clark², Georges Kunstler¹
Autres participants INRAE : Eric Mermin¹, Pascal Tardif³, Thomas Cordonnier¹, Benoît Courbaud¹, Hendrick Davi¹⁰, Sylvain Delzon⁴, Nathalie Korboulewsky¹¹
Autres partenaires : Université Tchèque des sciences de la vie, République Tchèque – WSL Institut fédéral de recherche, Suisse – Université de Bayreuth, Allemagne – Institut de biologie environnementale, Pologne – LWF, Allemagne – IRNAS, Espagne – CSIC, Espagne. 2 sous-traitants : Université de Milan, Italie – Université de Turin, Italie.

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INTRACO (2020 – 2022)

Démêler le rôle de la variabilité intra spécifique dans la coexistence des espèces d’arbres dans les forêts tropicales.
Quelle influence de la variabilité intraspécifique sur la coexistence des espèces ?
Porteurs du projet : Benoît Courbaud¹
Autres participants INRAE Grenoble :

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I-MAESTRO (2019 – 2022)

Stratégies de gestion forestière innovantes pour une bioéconomie résiliente face au changement climatique et aux perturbations.
Effet de la complexité structurelle des forêts sur les services écosystémiques
Porteurs du projet : Thomas CORDONNIER¹, Patrick VALLET¹
Autres participants INRAE Grenoble : Raphaël Aussenac*¹, Benoît Courbaud¹, Marc Fuhr⁸, Arnaud Guyennon*¹, Georges Kunstler¹, Sophie Labonne¹, Eric Mermin¹, Jean-Matthieu Monnet¹, Björn Reineking¹
Autres partenaires : EFI, Allemagne – PIK, Allemagne – UAK, Pologne – UL, Slovénie.

https://i-maestro.inrae.fr
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RESONATE (2021 – 2025) projet H2020

Chaînes de valeur forestières résilientes – renforcer la résilience par des réponses naturelles et socio-économiques.
Porteur du projet : Marcus LINDNER¹²
Autres participants INRAE Grenoble : Raphaël Aussenac*¹, Thomas Cordonnier¹, Georges Kunstler¹, Sophie Labonne¹, Björn Reineking¹.
Autres partenaires : EFI, Technical University of Munich, UNI Freiburg, Allemagne – University of Vigo, Galician Forestry Industry Agency, CREAF, Espagne – Papierholz, UNI Graz, BOKU, Autriche – CZU, République tchèque – Prospex Institute, Belgique – University of Helsinki, Finlande – University of Copenhagen, Danemark – Wageningen University, Pays-Bas – LUKE, Finlande – Bournemouth University, Grande-Bretagne – Croatian forest Research Institute, Croatie, Teagasc, Irlande – Innovawood.

https://resonateforest.org
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FUNPOTENTIAL (2021 – 2023)

Potentiel de la diversité fonctionnelle pour accroître la résilience des forêts et des systèmes socio-écologiques forestiers face aux perturbations.
Porteur du projet : Mikko Peltoniemi¹³, contact Grenoble : Georges Kunstler¹
Autres participants INRAE Grenoble : Julien Barrère*¹, Thomas Cordonnier¹, Georges Kunstler¹, Sophie Labonne¹, Björn Reineking¹, Patrick Vallet¹.
Autres partenaires : LUKE, Finlande – University of Göttingen, Allemagne.

https://projects.luke.fi/funpotential

PROJETS NATIONAUX OU INTERREGIONAUX

AMPHIFORET (2018/2022) projet national

Innovations interactives pour les marteloscopes en forêt : vers une plate-forme de formation multi-publics. Utilisation du modèle Samsara sur marteloscopes.
Porteur du projet : Benoît Courbaud¹
Autres participants INRAE Grenoble : Eric Mermin¹,
Autres partenaires : AgroParisTech, AgroSupDijon, Bordeaux Sciences Agro, ESB.

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VULCADYS (2020-2025) projet région ARA

Caractériser la vulnérabilité des forêts au changement climatique par analyses démographiques et physiologiques
Porteur du projet : Thomas Cordonnier¹
Autres participants INRAE Grenoble : Georges Kunstler¹, Eric Mermin¹, Pascal Tardif³
Autres partenaires : UMR PIAF (INRAE, G. Charrier, J.M. Torres Ruiz) – Office national des forêts (C. Riond), Centre national de la propriété forestière – Institut pour le développement forestier (J. Becquey)
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PROTEST (2018 – 2022)

PROspective TErritoriale forestière SpaTialisée
Porteur du projet : Jean-Matthieu Monnet¹
Autres participants INRAE : Raphaël Aussenac^*1, Eric Mermin¹, Patrick Vallet¹, Sylvie Durrieu¹⁴, Arnaud Sergent¹⁵
Autres partenaires : ONF, FCBA, PNR du Massif des Bauges, Chambre Interdépartementale d’Agriculture Savoie Mont Blanc

https://protest.inrae.fr/
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GESTFOR Convention ONF-INRAE (2018-2022)

Régénération en forêt irrégulière : détection des risques de changement de communautés et adaptation de la gestion forestière au changement global
Porteur du projet : Thomas Cordonnier¹,Marc Fuhr⁸
Autres partenaires : Office National des Forêts.

PROJETS EN PARTENARIAT AVEC DES ENTREPRISES PRIVÉES

OFT PCAET (2021 – 2022)

OpenForêt Territoire – Plan Climat-Air-Energie Territorial
Elaboration d’un modèle d’estimation des volumes de peuplements à partir d’un modèle numérique de hauteur. Couplage de l’outil cartographique d’OpenForêt et des simulations de croissance de Salem.
Porteur du projet : Patrick Vallet¹
Autres partenaires : Open Forêt (PME)

https://www.openforet.com/
Plan Climat Air Energie Territorial
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DISPOSITIFS D’OBSERVATION

ORCHAMP (2016 – )

Observatoire des relations climat-homme-milieux agropastoraux des massifs alpin et pyrénéen
Porteur de l’ensemble du dispositif : Wilfried Thuiller⁷,
Forêts : Georges Kunstler¹, Vincent Breton⁸, Sophie Labonne¹, Pascal Tardif³
Dendromicrohabitats : Yoan Paillet⁸
Camera trap : Nathan Daumergue³, Adeline François³
Autres partenaires : CNRS, Edytem

https://orchamp.osug.fr/
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GIS COOP

GIS Coopérative de données sur la croissance des peuplements forestiers, groupe Forêt hétérogène.
Porteurs du dispositif : GIS Coop
Participants INRAE Grenoble : Thomas Cordonnier¹, Eric Mermin¹

https://www6.inrae.fr/giscoop

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PLACETTES PERMANENTES (1994 – )

Réseau de 90 placettes de suivi démographique dans les Alpes du Nord pour approfondir nos connaissances sur : la dynamique des principaux types de peuplements des étages montagnards et subalpins, l’adaptation des espèces au réchauffement climatique, l’effet des pratiques de gestion sur les communautés forestières, les fonctions écologiques de la forêt.
Porteur du dispositif : Eric Mermin¹
Autres participants INRAE Grenoble : Thomas Cordonnier¹, Pascal Tardif³

¹ INRAE Grenoble, LESSEM, équipe Dynamics

² Duke University, Caroline du Nord, chercheur invité à Dynamics

³ INRAE Grenoble, LESSEM, équipe Compet

⁴ INRAE Nouvelle-Aquitaine Bordeaux, BIOGECO

⁵ INRAE Clermont Auvergne-Rhône-Alpes, Unité PIAF

⁶ INRAE Clermont Auvergne-Rhône-Alpes, Unité LISC

⁷ Laboratoire d’écologie Alpine (LECA), CNRS, Grenoble

⁸INRAE Grenoble, LESSEM, équipe Bioses

⁹INRAE Grenoble, LESSEM, équipe Astrre

¹⁰ INRAE PACA, UR Ecologie des Forêts Méditerranéennes

¹¹ INRAE Centre-Val de Loire, Equipe EFNO-FORHET

¹² European Forest Institut, Bonn, Allemagne

¹³ Natural Resources Institute (LUKE), Finlande

¹⁴ INRAE Montpellier, UMR TETIS

¹⁵ INRAE Nouvelle-Aquitaine-Bordeaux, UR ETBX – Equipe EADT

¹⁶ Faculty of Biology, Adam Mickiewicz University in Poznan, Poland

*temporairement au LESSEM

Publications clés 2018 -2019

1. Cordonnier, T., Smadi, S., Kunstler, G., and Courbaud, B., – 2019. Asymmetric Competition, Ontogenetic Growth and Size Inequality Drive the Difference in Productivity between Two-Strata and One-Stratum Forest Stands. Theoretical Population Biology. https://doi.org/10.1016/j.tpb.2019.07.001
F. Lavallée, C. Smadi, I. Alvarez, B. Reineking, F-M. Martin, F. Dommanget, S. Martin, A stochastic individual based model for the growth of a stand of Japanese knotweed including mowing as a management technique, Ecological Modelling, 413, 2019.
1. 3. A. Bovier, L. Coquille, C. Smadi, Crossing a fitness valley as a metastable transition in a stochastic population model, Annals of Applied Probability, 2019
2. Fons van der, P., Ratcliffe, S., Ruiz-Benito, P., Scherer-Lorenzen, M., Verheyen, K., Wirth, C., Zavala, M.A., Ampoorter, E., Baeten, L., Barbaro, L., Bastias, C.C., Bauhus, J., Benavides, R., Benneter, A., Bonal, D., Bouriaud, O., Bruelheide, H., Bussotti, F., Carnol, M., Castagneyrol, B., Charbonnier, Y., Cornelissen, J.H.C., Dahlgren, J., Checko, E., Coppi, A., Dawud, S.M., Deconchat, M., De Smedt, P., De Wandeler, H., Domisch, T., Finér, L., Fotelli, M., Gessler, A., Granier, A., Grossiord, C., Guyot, V., Haase, J., Hättenschwiler, S., Jactel, H., Jaroszewicz, B., Joly, F.X., Jucker, T., Kambach, S., Kaendler, G., Kattge, J., Koricheva, J., Kunstler, G., Lehtonen, A., Liebergesell, M., Manning, P., Milligan, H., Müller, S., Muys, B., Nguyen, D., Nock, C., Ohse, B., Paquette, A., Peñuelas, J., Pollastrini, M., Radoglou, K., Raulund-Rasmussen, K., Roger, F., Seidl, R., Selvi, F., Stenlid, J., Valladares, F., van Keer, J., Vesterdal, L., Fischer, M., Gamfeldt, L., Allan, E. – 2018. Continental mapping of forest ecosystem functions reveals a high but unrealised potential for forest multifunctionality. Ecology Letters, vol. 21, n° 1, p. 31-42
3. 5. Glad, A., Reineking, B., Montadert, M., Depraz, A., Monnet, J.M. – 2019. Assessing the performance of object-oriented LiDAR predictors for forest bird habitat suitability modeling. Remote Sensing in Ecology and Conservation, 15 p.

Tucker, M.A., Boehning Gaese, K., Fagan, W.F., Fryxell, J.M., Van Moorter, B., Alberts, S.C., Ali, A.H., Allen, A.M., Attias, N., Avgar, T., Bartlam Brooks, H., Bayarbaatar, B., Belant, J.L., Bertassoni, A., Beyer, D., Bidner, L., van Beest, F.M., Blake, S., Blaum, N., Bracis, C., Brown, D., de Bruyn, P.J.N., Cagnacci, F., Calabrese, J.M., Camilo Alves, C., Chamaille Jammes, S., Chiaradia, A., Davidson, S.C., Dennis, T., DeStefano, S., Diefenbach, D., Douglas Hamilton, I., Fennessy, J., Fichtel, C., Fiedler, W., Fischer, C., Fischhoff, I., Fleming, C.H., Ford, A.T., Fritz, S.A., Gehr, B., Goheen, J.R., Gurarie, E., Hebblewhite, M., Heurich, M., Hewison, A.J.M., Hof, C., Hurme, E., Isbell, L.A., Janssen, R., Jeltsch, F., Kaczensky, P., Kane, A., Kappeler, P.M., Kauffman, M., Kays, R., Kimuyu, D., Koch, F., Kranstauber, B., LaPoint, S., Leimgruber, P., Linnell, J.D.C., Lopez Lopez, P., Markham, A.C., Mattisson, J., Medici, E.P., Mellone, U., Merrill, E., Mourao, G. de M., Morato, R.G., Morellet, N., Morrison, T.A., Diaz Munoz, S.L., Mysterud, A., Nandintsetseg, D., Nathan, R., Niamir, A., Odden, J., O’Hara, R.B., Oliveira Santos, L.G.R., Olson, K.A., Patterson, B.D., de Paula, R.C., Pedrotti, L., Reineking, B., Rimmler, M., Rogers, T.L., Rolandsen, C.M., Rosenberry, C.S., Rubenstein, D.I., Safi, K., Said, S., Sapir, N., Sawyer, H., Schmidt, N.M., Selva, N., Sergiel, A., Shiilegdamba, E., Silva, J.P., Singh, N., Solberg, E.J., Spiegel, O., Strand, O., Sundaresan, S., Ullmann, W., Voigt, U., Wall, J., Wattles, D., Wikelski, M., Wilmers, C.C., Wilson, J.W., Wittemyer, G., Zieba, F., Zwijacz Kozica, T., Mueller, T. – 2018. Moving in the Anthropocene: Global reductions in terrestrial mammalian movements. Science, vol. 359, n° 6374, p. 466-469
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Kambach, S, Allan, E, Bilodeau-Gauthier, S., Coomes, D.A., Haase, J. Jucker, T., Kunstler, G., Müller, S., Nock, C., Paquette, A., van der Plas,n F., Ratcliffe, S., Roger, F., Ruiz-Benito, P., Scherer-Lorenzen, M., Auge, H., Bouriaud, O., Castagneyrol, B., Dahlgren, J., Gamfeldt, L., Jactel, H., Kändler, G., Koricheva, J., Lehtonen, A., Muys, B., Ponette, Q., Setiawan, N., Van de Peer, T., Verheyen, K., Zavala, M.A., Bruelheide, H., 2019. How do trees respond to species mixing in experimental compared to observational studies? Ecology and Evolution, in press.
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Bogner, C., Seo, B., Rohner, D., and Reineking, B. – 2018. Classification of rare land cover types: Distinguishing annual and perennial crops in an agricultural catchment in South Korea. Plos One 13.
13. Cordonnier, T., Bourdier, T., Kunstler, G., Piedallu, C., Courbaud, B. – 2018. Covariation between tree size and shade tolerance modulates mixed-forest productivity. Annals of Forest Science, vol. 75, n° 101, 15 p.
14. Cordonnier, T., Kunstler, G., Courbaud, B., Morin, X. – 2018. Managing tree species diversity and ecosystem functions through coexistence mechanisms. Annals of Forest Science, vol. 75, n° 3, 11 p.
15. Meynier, S., Brun, J.J. – 2018. Humus forms pathways in low-elevation cold scree slopes: Tangel or Mor?. Applied Soil Ecology, vol. 123, p. 572-580
Seynave, I., Bailly, A., Balandier, P., Bontemps, J.D., Cailly, P., Cordonnier, T., Deleuze, C., Dhôte, J.F., Ginisty, C., Lebourgeois, F., Merzeau, D., Paillassa, E., Perret, S., Richter, C., Meredieu, C. – 2018. GIS Coop: networks of silvicultural trials for supporting forest management under changing environment. Annals of Forest Science, vol. 75, n° 2, article 48, 20 p.
17. Toïgo, M, Pérot, T., Courbaud, B., Castagneyrol, B., Gégout J.C., Longuetaud, F., Jactel, H., Vallet, P. – 2018. Difference in shade tolerance drives the mixture effect on oak productivity. Journal of Ecology, n° 106, p. 1073-1082
Valade, A., Luyssaert, S., Vallet, P., Djomo, S. N.,, Van Der Kellen, I. J., Bellassen, V. – 2018. Carbon costs and benefits of France’s biomass energy production targets. Carbon Balance and Management, vol. 13, p. 13-26
19. Vallet, P., Pérot, T. – 2018. Coupling transversal and longitudinal models to better predict Quercus petraea and Pinus sylvestris stand growth under climate change. Agricultural and Forest Meteorology, vol. 263, p. 258-266
van der Plas, F., Ratcliffe, S., Ruiz-Benito, P., Scherer-Lorenzen, M., Verheyen, K., Wirth, C., Zavala, M. A., Ampoorter, E., Baeten, L., Barbaro, L., Bastias, C. C., Bauhus, J., Benavides, R., Benneter, A., Bonal, D., Bouriaud, O., Bruelheide, H., Bussotti, F., Carnol, M., Castagneyrol, B., Charbonnier, Y., Cornelissen, J. H. C., Dahlgren, J., Checko, E., Coppi, A., Dawud, S. M., Deconchat, M., De Smedt, P., De Wandeler, H., Domisch, T., Finer, L., Fotelli, M., Gessler, A., Granier, A., Grossiord, C., Guyot, V., Haase, J., Hattenschwiler, S., Jactel, H., Jaroszewicz, B., Joly, F. X., Jucker, T., Kambach, S., Kaendler, G., Kattge, J., Koricheva, J., Kunstler, G., Lehtonen, A., Liebergesell, M., Manning, P., Milligan, H., Muller, S., Muys, B., Nguyen, D., Nock, C., Ohse, B., Paquette, A., Penuelas, J., Pollastrini, M., Radoglou, K., Raulund-Rasmussen, K., Roger, F., Seidl, R., Selvi, F., Stenlid, J., Valladares, F., van Keer, J., Vesterdal, L., Fischer, M., Gamfeldt, L. & Allan, E. (2018). Continental mapping of forest ecosystem functions reveals a high but unrealised potential for forest multifunctionality. Ecology Letters 21(1): 31-42.
Zanella, A., Ponge, J.F., Jabiol, B., Sartori, G., Kolb, E., Le Bayon, R.C., Gobat, J.M., Aubert, M., De Waal, R., Van Delft, B., Vacca, A., Serra, G., Chersich, S., Andreettal, A., Kolli, R., Brun, J.J., Cools, N., Englisch, M., Hager, H., Katzensteiner, K., Brethes, A., De Nicolas, C., Testi, A., Bernier, N., Graefe, U., Wolf, U., Juilleretu, J., Garlato, A., Obber, S., Galvan, P., Zampedri, R., Frizzera, L., Tomasi, M., Banas, D., Bureau, F., Tatti, D., Salmon, S., Menardi, R., Fontanella, F., Carraro, V., Pizzeghello, D., Concheri, G., Squartini, A., Cattaneo, D., Scattolin, L., Nardi, S., Nicolini, G., Viola, F. – 2018. Humusica 1, article 5: Terrestrial humus systems and forms – Keys of classification of humus systems and forms. Applied Soil Ecology, vol. 122, p. 75-86