兴安落叶松林分布及生产力对气候变化的响应研究

处于北半球高纬度地区的环球北方森林是大气CO2的重要碳汇。但是，研究表明未来气候变化将使全球北方林北移，并由目前的大气CO2碳汇转为碳源。兴安落叶松林主要分布在大兴安岭林区，是我国寒温带针叶林区北段的地带性植被，也是环球北方森林的组成部分，位于我国对全球变化敏感的区域，是森林生态系统研究的重点。 本文以温暖指数（WI），寒冷指数（CI），湿润指数（WI），一月最低温度，七月最高温度和年降水量等环境变量为因子，比较分析了广义线性模型（GLM），逐步回归广义线性模型（SGLM），广义加法模型（GAM）和分类回归树（CART）模型对兴安落叶松地理分布的模拟效果。并结合全球气候模式预估的未来情景对未来气候条件下的分布进行了预估。同时，利用搜集到的生产力及相应的气候数据，在比较分析4个区域植被气候生产力模型对兴安落叶松林生产力模拟效果的基础上，选择模拟效果和结构简单的区域植被气候生产力模型，引入林龄这一生物因子，建立了兴安落叶松林生物气候生产力模型，探讨了兴安落叶松林生产力对气候变化的响应。结果表明，在广义线性模型，逐步回归广义线性模型，广义加法模型和分类回归树模型4个模型中，以广义加法模型模拟兴安落叶松地理分布最为准确。据此，结合未来气候变化情景模拟了兴安落叶松分布。在SRES-A2排放方案下，2020年兴安落叶松适宜分布面积将减少58.1％，2050年适宜分布面积进一步减少99.7％;在SRES-B2排放方案下，兴安落叶松适宜分布面积到2020年将减少66.4％，到2050年进一步减少97.9％。两种排放方案下，到2100年兴安落叶松适宜分布区将完全从我国消失。 4个区域植被气候生产力模型中，以综合模型模拟结果与实测值相关性最好，Thornthwaite memorial模型次之，但综合模型需要参数较多，且参数较难获取，因此选用Thornthwaite memorial模型来模拟兴安落叶松林气候生产力。在区域植被气候生产力模型的基础上，引入林龄这一生物因子，能显著提高区域植被气候生产力模型的模拟精度，从而建立了兴安落叶松林生物气候生产力模型。运用所建的兴安落叶松林生物气候生产力模型，结合未来气候情景预测，对不同林龄的兴安落叶松林生产力对气候变化的响应进行了研究，结果表明，未来气候变化下，不同林龄的兴安落叶松林生产力均有不同程度的增加。

Bioassay-guided fractionation of Larix laricina du Roi, and antidiabetic potentials of ethanol and hot water extracts of seventeen medicinal plants from the traditional pharmacopeia of the James Bay Cree

Nous avons utilisé une approche ethnobotanique pour identifier des espèces de plantes utilisées par les Cris afin de traiter les symptômes du diabète de type 2. Larix laricina du Roi (L. laricina) a récemment été identifiée comme une des meilleures plantes qui a stimulé le transport de glucose dans les cellules C2C12 et fortement potentialisé la différenciation des 3T3-L1 en indiquant une sensibilité potentiellement accrue à l’insuline. Ensuite, ces études de criblage ont été effectuées sur des extraits éthanolique (EE) en utilisant une série de bioessais in vitro. Cependant, les préparations traditionnelles des plantes sont souvent faites avec l’eau chaude. Le but de cette thèse de doctorat était d’isoler les principes actifs de L. laricina par un fractionnement guidé par l’adipogenèse; d’évaluer et de comparer l’activité et les mécanismes antidiabétiques des EE et des extraits aqueux (HWE) de ces 17 plantes. Pour le fractionnement de L. laricina, on a isolé plusieurs composés connus et identifié un nouveau composé actif cycloartane triterpene, qui a amélioré fortement l’adipogenèse et a été responsable en partie de l’activité adipogénique (potentiellement similaire à l’effet sensibilisateur à l’insuline des glitazone) de l’extrait éthanolique issu de l’écorce de L. laricina. Pour le métabolisme lipidique, nos résultats ont confirmé que 10 parmi les 17 EE ont augmenté la différenciation des adipocytes alors que 2 extraits seulement l’ont inhibée. Les HWE ont montré une faible activité adipogénique ou antiadipogénique. Les EE de R. groenlandicum et K. angustifolia ont le PPAR γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ), le SREBP-1 (sterol regulatory element binding protein-1) et le C/EBP (CCAAT-enhancer binding proteins) α, alors que ceux de P. balsamifera et A. incana les ont inhibés. L’effet inhibiteur de P. balsamifera a également été prouvé d’avoir impliqué l’activation de la protéine kinase activée par l’AMP (AMPK). Les EE et HWE de R. groenlandicum ont stimulé les mêmes facteurs de transcription alors que les extraits aqueux d’autres plantes sélectionnées ont perdu ces effets en comparaison avec leurs extraits éthanoliques respectifs. L’analyse phytochimique a également identifié le groupe des espèces actives et inactives, notamment lorsque les espèces ont été séparées par famille de plante. Finalement concernant l’homéostasie de glucose, nos résultats ont confirmé que plusieurs EE ont stimulé le transport de glucose musculaire et inhibé l’activité de la glucose-6-phosphatase (G6Pase) hépatique. Certains des HWE ont partiellement ou complètement perdu ces activités antidiabétiques par rapport aux EE, tandis qu’une seule plante (R.groenlandicum) a juste conservé un potentiel similaire entre les EE et HWE dans les deux essais. Dans les cellules musculaires, les EE de R.groenlandicum, A. incana et S. purpurea ont stimulé le transport de glucose en activant la voie de signalisation de l’AMPK et en augmentant le niveau d’expression des GLUT4. En comparaison avec les EE, les HWE de R.groenlandicum ont montré des activités similaires; les HWE de A. incana ont complètement perdu leur effet sur tous les paramètres étudiés; les HWE de S. purpurea ont activé la voie de l’insuline au lieu de celle de l’AMPK pour augmenter le transport de glucose. Dans les cellules H4IIE, les EE et HWE des 5 plantes ont activé la voie de l’AMPK, et en plus les EE et HWE de 2 plantes ont activé la voie de l’insuline. La quercétine-3-O-galactoside et la quercétine 3-O-α-L-arabinopyranoside ont été identifiées comme des composés ayant un fort potentiel antidiabétique et donc responsables de l'activité biologique des plantes HWE actifs avec le transport du glucose. En conclusion, on a isolé plusieurs composés connus et identifié un nouveau triterpène actif à partir du fractionnement de L. laricina. Nous avons fourni également une preuve directe pour l'évaluation et la comparaison d'une action analogue à l'insuline ou insulino-sensibilisateur des EE et HWE de plantes médicinales Cris au niveau de muscle, de foie et de tissus adipeux. Une partie de leur action peut être liée à la stimulation des voies de signalisation intracellulaire insulino-dépendante et non-insulino-dépendante, ainsi que l’activation de PPARγ. Nos résultats indiquent que les espèces de plantes, les tissus ou les cellules cibles, ainsi que les méthodes d'extraction sont tous des déterminants significatifs de l'activité biologique de plantes médicinales Cris sur le métabolisme glucidique et lipidique.

Visual dating of rockfall scars in Larix decidua trees

Dating past mass wasting with growth disturbances in trees is widely used in geochronology as the approach may yield dates of past process activity with up to subannual precision. Past work commonly focused on the extraction of increment cores, wedges, or stem cross sections. However, sampling has been shown to be constrained by sampling permissions, and the analysis of tree-ring samples requires considerable temporal efforts. To compensate for these shortcomings, we explore the potential of visual inspection of wound appearance for dating purposes. Based on a data set of 217 wood-penetrating wounds of known age inflicted to European larch (Larix decidua Mill.) by rockfall activity, we develop guidelines for the visual, noninvasive dating of wounds including (i) the counting of bark rings, (ii) a visual assessment of exposed wood and wound bark characteristics (such as the color and weathering status of wounds), and (iii) the relationship between wound age and tree diameter. A characterization of wounds based on photographs, randomly selected from the data set, reveals that young wounds typically can be dated with high precision, whereas dating errors gradually increase with increasing wound age. While visual dating does not reach the precision of dendrochronological dating, we clearly demonstrate that spatial patterns of and differences in rockfall activity can be reconstructed with both approaches. The introduction of visual dating approaches will facilitate fieldwork, especially in applied research, assist the conventional interpretation of tree-ring signals, and allow the reconstruction of geomorphic processes with considerably fewer temporal and financial efforts.

Larix decidua and other larches in Europe: distribution, habitat, usage and threats

The European larch (Larix decidua Mill.) is a pioneer, very long-lived, fast-growing coniferous tree, which occurs in the central and eastern mountains of Europe, forming open forests or pasture woods at the upper tree limits. Larch is the only deciduous conifer in Europe as an adaptation to continental alpine climates. In fact, it is able to tolerate very cold temperatures during winter and, by losing its needles, avoids foliage desiccation. It is a transitional species, colonising open terrain after natural disturbances. It forms pure stands but more often it is found with other alpine tree species, which tend to replace it if no other disturbances occur. Thanks to its adaptability and the durability of its wood, the European larch represents an important silvicultural tree species in the alpine regions, planted even outside its natural ranges. Its wood is largely used for carpentry, furniture and pulp for paper. In lower altitudes or with high precipitation rates, larch is more susceptible to fungal diseases. Outbreaks of insect defoliators, principally caused by the larch bud moth (Zeiraphera diniana), can limit tree development, with economic losses in plantations, but they rarely lead to the death of the trees.