Les régions côtières des estuaires sont le siège de nombreuses activités anthropiques terrestres ou aquatiques comme l'agriculture, le transport maritime ou l'aquaculture. Ces différentes activités engendrent des facteurs de stress, communément appelés stresseurs, qui affectent la structure et le fonctionnement des communautés benthiques. Avec l'augmentation des activités humaines, deux scénarios principaux ont été notés : i) le chevauchement spatio-temporelle de plusieurs facteurs de stress, et ii) l'intensification de stresseurs uniques. Dans un premier temps, la superposition spatiotemporelle de plusieurs stresseurs peut mener à l'interaction entre ceux-ci, où la présence d'un stresseur accentue (synergie) ou, au contraire, atténue l'effet d'un autre (interaction antagoniste). Dans un deuxième temps, l'intensification de stresseurs uniques peut mener à l'apparition de points de bascule, correspondant à des réorganisations substantielles dans la structure et le fonctionnement d'un écosystème. L'interaction de stresseurs et les points de bascule ont de profondes implications sur les écosystèmes; ils sont souvent très difficiles à prévoir, et peuvent occasionner des changements importants au sein de communautés naturelles, à un point tel que le retour à l'état initial est parfois impossible. Ces deux concepts ont largement été étudiés de façon exclusive. Toutefois, très peu d'études ont cherché à combiner ces deux concepts. C'est à la lumière des activités humaines et de leurs impacts sur les écosystèmes aquatiques, notamment ceux de l'estuaire du Saint-Laurent, que se justifie mon projet doctoral. Plus précisément, l'objectif général de cette thèse est de comprendre l'effet de multiples stresseurs d'origine anthropique sur les écosystèmes aquatiques en intégrant différents compartiments biologiques (c.-à-d. individus, populations, communautés, écosystèmes). Cette thèse s'articule autour de deux objectifs principaux, divisés en cinq chapitres. Le premier objectif est de déterminer les scénarios d'interaction entre plusieurs stresseurs et leurs effets sur les communautés benthiques à l'aide d'approches expérimentales en laboratoire et in-situ (Chapitres 1 et 2). Le deuxième objectif est d'identifier des points de bascule lorsque les communautés sont exposées à différentes intensités et combinaisons de stresseurs à l'aide d'une revue de littérature et d'une expérience en laboratoire (Chapitres 3, 4 et 5). Mon premier chapitre s'est concentré sur l'effet individuel et combiné d'un enrichissement en nutriments, d'une variation de salinité et une augmentation de la température de l'eau sur la moule bleue, Mytilus spp., la telline de la Balthique, Limecola balthica, et sur le microphytobenthos. Pour répondre à ces objectifs, nous avons effectué une expérience de manipulation en laboratoire de trois mois où la mortalité, le contenu énergétique des tissus et la minéralisation des coquilles ont été évalués chez Mytilus spp. et chez L. balthica, ainsi que les pigments microphytobenthiques. La variation de salinité et l'enrichissement en nutriments, séparément, ont eu d'importants effets sur la mortalité, le niveau de minéralisation des coquilles, le contenu énergétique des tissus, et la biomasse microphytobenthique et leur effet variait dans le temps. Au contraire, l'augmentation de la température de l'eau n'a eu aucun effet. Ces résultats démontrent une prévalence d'interactions antagonistes pour les réponses évaluées et l'importance de considérer l'effet de stresseurs uniques et combinés dans le temps. Sur la même thématique, mon deuxième chapitre a cherché à caractériser in situ l'effet de vagues de chaleur et d'un enrichissement en nutriments sur les bancs de moules et l'écosystème qu'elles créent. Nous avons mené une expérience où la mortalité et le contenu énergétique chez Mytilus spp., l'activité microbienne, et la concentration sédimentaire en chlorophylle a et en phaeopigments ont été évalués au cours du temps. L'enrichissement en nutriments et les vagues de chaleur, de manière individuelle et combinée, ont eu des effets positifs et négatifs sur le contenu énergétique des tissus chez Mytilus spp., sur les phaeopigments ainsi que sur le ratio chlorophylle a/phaeopigments. En ce qui concerne les autres réponses d'intérêt, aucun effet n'a été observé, suggérant que les stresseurs influencent de manière différente les différents compartiments biologiques et écosystémiques étudiés. Ce chapitre démontre que l'effet individuel et combiné des stresseurs environnementaux diffère à travers le temps et illustre l'importance de combiner plusieurs approches expérimentales pour cerner la complexité derrière l'interaction entre stresseurs multiples. Pour mon troisième chapitre, à l'aide d'une revue de la documentation scientifique, nous avons (1) développé une perspective actuelle et historique sur les points de bascule dans les écosystèmes terrestres et aquatiques; (2) décrit l'effort de recherche dans différents habitats aquatiques; (3) exploré les résultats d'études expérimentales axés sur les points de bascule mesurés aux échelles individuelles, des populations, des communautés, et des services/fonctions écosystémiques dans un contexte de stresseurs uniques et multiples. Le nombre d'études portant sur les points de bascule augmente annuellement, mais très peu d'études ont pour objectif spécifique de les identifier (32.6%). Encore moins d'études examinent comment l'ajout d'un stresseur additionnel peut modifier un point de bascule. Aussi, plusieurs études s'intéressent à de multiples réponses, mais seulement 25% se concentrent sur de multiples échelles biologiques. Ces résultats démontrent que le concept de point de bascule est très actuel, mais nous avons identifié certaines pistes de solution afin de renouveler ce concept dans un contexte de stresseurs multiples. Dans le cadre de mon quatrième et cinquième chapitre, nous avons mené une expérience afin d'étudier les effets d'une intrusion sporadique d'eau salée le long d'un gradient d'enrichissement en nutriments sur une communauté d'eau douce composée de périphyton, de microorganismes hétérotrophes, et d'individus de moule zébrée Dreissena polymorpha. Nous cherchions à (1) caractériser l'effet individuel et combiné des deux stresseurs sur les réponses d'intérêts et identifier des interactions synergiques ou antagonistes; (2) identifier un point de bascule le long du gradient d'enrichissement en nutriment en absence et présence d'une intrusion sporadique d'eau salée; puis, (3) identifier l'effet de la présence d'un stress osmotique sur l'atteinte d'un point de bascule. Nous nous sommes intéressés à la mortalité (Chapitre 4) et au taux métabolique chez D. polymorpha, à l'activité microbienne, et au périphyton (chlorophylle a, phaeopigments) (Chapitre 5). Les deux stresseurs ont eu des effets individuels (c.-à-d. dominances) et combinés (c.-à-d. interactions) sur toutes les variables réponses, et nous avons observé un changement au niveau du type d'interaction le long du gradient. La présence d'un stress osmotique a eu pour effet de devancer le point de bascule pour la mortalité et de créer un point de bascule pour le taux métabolique chez D. polymorpha. Nos résultats mettent en évidence que le type d'interaction peut varier le long d'un gradient environnemental et que la présence de plusieurs stresseurs peut devancer un point de bascule. Cette thèse de doctorat contribue à l'amélioration de notre compréhension théorique des concepts d'interactions entre stresseurs et les points de bascule et combine, pour une des premières fois à notre connaissance, les deux concepts écologiques à différents échelles biologiques (individu, communauté, écosystème) Ce projet, qui s'intéresse tant à la portion d'eau douce qu'à la portion marine du Saint-Laurent, apportera également des informations importantes quant à la capacité de tolérance des écosystèmes face à l'empreinte humaine. En intégrant plusieurs composantes de l'écosystème, nous souhaitons mettre en lumière que l'évaluation de l'empreinte humaine sur les écosystèmes aquatiques doit être effectuée en intégrant plusieurs composantes afin de bien comprendre la complexité derrière le concept d'interactions entre stresseurs et de points de bascule. Ultimement, en apportant des informations et pistes de solutions quant à la vulnérabilité des communautés benthiques à plusieurs facteurs et intensités de stresseurs, ce projet contribuera à une meilleure gestion écosystémique des communautés benthiques du Saint-Laurent. / The coastal regions of estuaries are heavily affected by terrestrial and aquatic anthropogenic activities such as agriculture, fisheries, aquaculture and shipping. These activities lead to a diversity of environmental stressors that affect the structure, dynamics and functioning of benthic communities and will have impacts at different scales of the biological hierarchy, from the individual to the community. With increasing human activities, two main scenarios have been observed: i) the spatio-temporal overlap of multiple stressors, and ii) the intensification of single stessors. First of all, the spatio-temporal superposition of multiple stressors can lead to their interactions, where the presence of one stressor will accentuate (i.e. synergy) or attenuate (i.e. antagonism) the effect of another. Second of all, the intensification of single stressors can lead to tipping points, corresponding to substantial reorganizations in the structure and functioning of an ecosystem. Stressor interactions and tipping points have profound implications on ecosystems: often very difficult to predict, they can cause significant changes within communities, to such an extent that a return to initial states is sometimes impossible. These two concepts have been widely studied individually. However, very few studies have attempted to combine both concepts. The justification to carry out this doctoral project resides in the need to address the challenge of the increase of human activities and their impacts of aquatic ecosystems, particularly those in the estuary and gulf of the St. Lawrence River. More specifically, the objective of this thesis is to understand the effect of multiple anthropogenic stressors on marine and freshwater ecosystems by integrating multiple biological compartments. The thesis is structured around two main objectives divided into five chapters. The first objective is to characterize the scenarios of interaction between multiple stressors and their effects on benthic communities using experimental approaches in the laboratory or in situ (Chapters 1 and 2). The second objective is to identify tipping points when communities are exposed to different intensities and combinations of stressors using a literature review and a laboratory experiment (Chapters 3, 4 and 5). The objective of my first chapter is to characterize the individual effects of nutrient enrichment, salinity variation and increased water temperature on different biological responses measured at the individual level in two bivalve species (Mytilus spp. and Limecola balthica) and on microphytobenthos. We carried out a laboratory experiment with two exposure times (one and three months) and evaluated mortality levels, energy content and mineralization levels in Mytilus spp. and L. balthica as well as microphytobenthic pigments. Salinity variation and nutrient enrichment, individually and combined, had significant effects on mortality, shell mineralization, tissue energy content and sediment chlorophyll a concentration and more interestingly, their effect varied through time. On the contrary, increased water temperature had no effects on the investigated responses. These results suggest a prevalence of antagonistic interactions for the evaluated responses and the importance of considering the effect of single and combined stressors over time. Similarly, my second chapter has for objective to characterize in situ the effect of heat waves and nutrient enrichment on mussel beds and their associated ecosystem. More specifically, we carried out a three months experiment where mortality and energy content in Mytilus spp, microbial activity and sediment chlorophyll a and phaeopigment concentration were assessed multiple times over the duration of the experiment. Nutrient enrichment and heat waves, individually and in combination, affected tissue energy content in Mytilus spp., phaeopigments and the chlorophyll a/phaeopigments ratio. Regarding the other responses, no significant effect was detected, suggesting that stressors influence the compartments differently. This chapter demonstrates that the individual and combined effect of environmental stressors differ over time and illustrates the importance of combining several experimental approaches to understand the complexity behind the interaction between multiple stressors. My third chapter seeks, through a literature review, to (1) develop a historical perspective of tipping point studies in terrestrial, freshwater and marine ecological systems; (2) portray the research effort in different aquatic habitats; and (3) explore the results of experimental studies focusing on tipping points measured at the individual, communities, ecosystem level (incl. ecosystem functions and services) in a context of single and multiple stressors. The number of studies mentioning tipping points increases every year, but surprisingly very few have had to date as specific objective that to actually identify them (32.6%). Even fewer studies examine how adding an additional stressor may alter a tipping point. Also, several studies are interested in multiple responses, but only 25 % of these focus on multiple biological scales. These results allowed us to identify some shortcoming in the field and some potential solutions in order to renew this concept in a context of multiple stressors. In my fourth and fifth chapter, we conducted an experiment to study the effect of pulses of saltwater intrusion along a nutrient enrichment gradient on a freshwater community composed of periphyton, heterotrophic microorganisms, and the zebra mussel Dreissena polymorpha. We sought to (1) characterize individual and combined effect of the two stressors on the investigated responses; (2) identify a tipping point along the nutrient enrichment gradient in the absence and presence of pulses of saltwater intrusion and; (3) identify the effect of osmotic stress on the presence, timing or intensity of a tipping point. We evaluated mortality levels (chapter 4) and metabolic rates in D. polymorpha, microbial activity and periphyton biomass (chapter 5). Both stressors had individual and combined effects on all response variables, and we observed a change in the type of interaction along the gradient. The presence of osmotic stress along the gradient had for effect that to create a tipping point (metabolic rate) or to create an earlier tipping point (mortality). Our results highlight that the type of interaction can vary along an environmental gradient and the presence of multiple stressors may create of outpace a tipping point. In general, this doctoral thesis contributes to improving our theoretical critical understanding of the concepts of stressors' interactions and tipping points, individually and, for the first time to our knowledge, combined and this, considering multiple levels of biological compartments (individual, communities, ecosystems). More specifically, this project focuses on both the freshwater and marine portion of the St. Lawrence River, and provides essential information on the tolerance of ecosystems within the context of an increasing human footprint. By integrating several components of the ecosystem, we wish to highlight that the human impact on aquatic ecosystems must be assessed by integrating several components to fully understand the complexity behind the concept of stressors' interactions and tipping points. Ultimately, by providing information and possible solutions regarding the vulnerability of benthic communities to multiple drivers and intensities of stressors, this project will contribute to a better ecosystem management of benthic communities in the St. Lawrence.

Dans le contexte des changements climatiques et du développement anthropique, les populations sauvages sont soumises à une pression de plus en plus forte, compromettant leur maintien ou leur rétablissement. Le devenir de nombreuses populations est aujourd'hui incertain. La mise en place de stratégies de gestion efficaces de ces populations nécessite une connaissance fiable des paramètres démographiques, de leur contribution aux changements du taux de croissance, et de leurs facteurs. Dans le Nord, la majorité des troupeaux de caribous et de rennes sont en déclin. Les troupeaux de caribous migrateurs Rivière-aux-Feuilles (TRAF) et Rivière-George (TRG), dans le nord du Québec et au Labrador ne font pas exception. Leur déclin drastique ces 30 dernières années met en péril le fonctionnement des écosystèmes nordiques, la sécurité alimentaire des communautés autochtones ainsi que la transmission de leur culture. Dans la première section de ma thèse, je me suis intéressée à la survie des femelles adultes et des juvéniles en cherchant à produire des estimés fiables de ces paramètres et à identifier les facteurs environnementaux impliqués. Ces données sont par la suite exploitées dans la deuxième section de ma thèse pour la reconstitution de la dynamique de population passée des troupeaux. J'ai également tenté de prédire la capacité de rétablissement des troupeaux sous différents scénarios pessimiste, réaliste et optimiste des fluctuations des paramètres démographiques combinés à plusieurs simulations de prélèvements par la chasse. Mes travaux suggèrent que le déclin du TRAF serait contemporain à celui du TRG au début des années 1990. Les survies des femelles adultes et des faons étaient les principaux déterminants des changements dans le taux de croissance des troupeaux. La survie annuelle des femelles adultes était très stable pour le TRAF alors qu'elle était hautement variable pour le TRG, ce qui expliquerait le déclin plus rapide de ce dernier. Chez les deux troupeaux, les survies annuelles et saisonnières des femelles adultes étaient affectées par les conditions environnementales associées à la disponibilité des ressources et des conditions météorologiques au cours des saisons biologiques. Les résultats confirmaient des effets immédiats, reportés, directs et indirects des conditions environnementales saisonnières sur la survie des femelles adultes. Les conditions favorisant une augmentation des coûts de déplacement ou une réduction de l'accès aux ressources diminuaient la probabilité de survie. La survie des faons jusqu'au recrutement était très variable ce qui expliquait sa forte contribution aux changements dans le taux de croissance. La survie des faons avant sevrage semblait plus stable d'une année à l'autre et était principalement déterminée par la date de naissance et les précipitations moyennes journalières rencontrées au cours de la saison de mise bas. Mes résultats suggèrent enfin qu'un rétablissement des troupeaux serait possible sous réserve d'une amélioration de la survie de toutes les classes d'âge et du taux de gestation. Des prélèvements élevés pourraient aussi limiter le potentiel de reprise de croissance des troupeaux même avec des taux démographiques élevés. Les différences observées entre les troupeaux concernant les facteurs de la survie et la contribution des paramètres démographiques au déclin soulignent le besoin d'une gestion séparée des troupeaux. Mes travaux sont parmi les premiers à présenter les variations saisonnières de la survie des femelles adultes chez le caribou. Pour les deux troupeaux migrateurs, ils fournissent les premiers estimés de la survie juvénile annuelle et de ses variations intra-annuelles. Ma thèse offre aussi une compréhension plus fine de la dynamique de population passée. Elle propose des approches technologiques et de modélisation modernes permettant d'améliorer notre analyse des paramètres démographiques et de la dynamique de population, adaptables à d'autres espèces. Les approches intégrées flexibles et évolutives soutiennent le développement d'une gestion dynamique et adaptative indispensable dans le contexte des changements climatiques et du développement anthropique. / In the context of climate change and anthropogenic development, wild populations are under increasing pressure, compromising their maintenance or recovery. The future of many populations is now uncertain. The implementation of effective management strategies for these populations requires a reliable knowledge of demographic parameters, their contribution to changes in the growth rate, and their drivers. In the North, most caribou and reindeer populations are in decline. The Rivière-aux-Feuilles (RAF) and Rivière-George (RG) migratory caribou herds in northern Québec and Labrador are no exception. Their drastic decline over the last 30 years is jeopardizing the functioning of northern ecosystems, the food security of indigenous communities and the transmission of their culture. In the first section of my thesis, I focused on the survival of adult females and juveniles, trying to produce reliable estimates of these parameters and to identify their environmental factors. These data are then used in the second section of my thesis to reconstruct the past population dynamics of the herds. I also attempted to predict the recovery capacity of the herds under different pessimistic, realistic and optimistic scenarios of fluctuations in demographic parameters combined with several simulations of harvest rates. My work suggests that the decline of the RAF was contemporaneous with the decline of the RG in the early 1990s. Survival of adult females and calves were the primary determinants of changes in herd growth rates. Annual survival of adult females was very stable for the RAF while it was highly variable for the RG, which would explain the more rapid decline of the latter. In both herds, annual and seasonal survival of adult females was affected by environmental conditions associated with resource availability and weather conditions during the biological seasons. Results confirmed immediate, delayed, direct and indirect effects of seasonal environmental conditions on adult female survival. Conditions that increased travel costs or reduced access to resources decreased the probability of survival. Calf survival to recruitment was highly variable and thus contributed strongly to changes in the growth rate. Pre-weaning calf survival appeared to be more stable between years and was primarily determined by the birth date and average daily precipitations during the calving season. Finally, my results suggest that herd recovery may be possible provided that survival of all age classes and pregnancy rates improve. High harvest rates may also limit the potential for herds to recover even under high demographic rates. The differences between herds in survival factors and the contribution of demographic parameters to decline highlight the need for separate herd management. My work is among the first to assess seasonal variations in survival of adult females in caribou. For both migratory herds, it provides the first estimates of annual juvenile survival and its intra-annual variations. My thesis also provides a more detailed understanding of past population dynamics. It proposes modern technological and modeling approaches to improve our analysis of demographic parameters and population dynamics, adaptable to other species. Flexible and evolutionary integrated approaches support the development of dynamic and adaptive management essential in the context of climate change and anthropogenic development.

L'ADN environnemental (ADNe) est une approche très prometteuse pouvant faciliter le suivi des espèces aquatiques, ce qui est crucial pour la gestion des ressources aquatiques. À ce jour, relativement peu d'études se sont intéressées à l'écologie de l'ADNe, en particulier en ce qui concerne les processus influençant la détection de l'ADNe. Le manque de connaissances à propos de l'écologie de l'ADNe empêche l'utilisation de cet outil à son plein potentiel. Dans cette étude, nous avons évalué expérimentalement l'impact de plusieurs facteurs biotiques et abiotiques sur le taux de production et de dégradation de l'ADNe. Trois espèces de poissons d'eau douce ayant des caractéristiques très différentes ont été placées dans deux types d'eau ayant des caractéristiques physicochimiques distinctes et à trois différentes températures. Des échantillons d'eau ont été filtrés à des intervalles de temps prédéterminés et la PCR quantitative a été utilisée pour quantifier l'ADNe dans chaque échantillon. Nous avons trouvé que la température, l'espèce, les différentes masses d'eau, ainsi que certaines interactions entre les facteurs avaient un effet marqué sur la production et la dégradation de l'ADNe. Les résultats de cette étude vont approfondir nos connaissances sur l'écologie de l'ADNe, et donc amélioreront l'interprétation des données d'ADNe pour la gestion et la conservation des poissons d'eau douce. / Environmental DNA (eDNA) is a very promising approach to facilitate and improve the aquatic species monitoring, which is crucial for their management and conservation. In comparison with the plethora of monitoring studies in the fields, relatively few studies have focused on experimentally investigating the "ecology" of eDNA, in particular pertaining to processes influencing the detection of eDNA. The paucity of knowledge about its ecology hampers the use of eDNA analysis to its full potential. In this study, we experimentally evaluated the impact of several biotic and abiotic factors on the rate of production and degradation of eDNA. Individuals of three freshwater fish species (Brown Bullhead, Tench and Yellow Perch) with distinct ecology were placed in two types of water from the St. Lawrence River (Québec, Canada) with very distinct physicochemical characteristics and at three different temperatures. Water samples were then filtered at predetermined time intervals and quantitative PCR was used to quantify the eDNA in each sample. We found that temperature, species, water types, and some interactions between these factors hada strong effect on the production and degradation of eDNA. The results of this study enhance our knowledge about the ecology of eDNA, thus improving eDNA data interpretation.

Les pelouses sont omniprésentes dans les zones urbaines en Amérique du Nord et constituent un écosystème simplifié avec une faible biodiversité végétale. Étant donné leur importance spatiale, ces zones ont un potentiel considérable pour améliorer la biodiversité en attirant davantage de pollinisateurs. Cependant, il existe peu de données scientifiques sur l'utilisation de couvre-sols alternatifs dans les pelouses existantes. Par conséquent, l'objectif de ce projet de deux ans était d'évaluer la survie et la croissance de quatre espèces de couvre-sol différentes (*Fragaria virginiana* Miller, *Bellis perennis* Linnaeus, *Trifolium repens* Linnaeus et *Thymus serpyllum* Linnaeus) incorporées dans les pelouses existantes des villes de Québec et Montréal (Canada) tout en surveillant l'attraction des pollinisateurs. En juin 2021, neuf sites expérimentaux ont été implantés. Chaque site comprenait une pelouse traditionnellement tondue et une pelouse non tondue utilisées comme témoins. Les données sur la survie, la croissance et la période de floraison des plantes ont été collectées tous les 21 jours en 2021 et mensuellement en 2022. Des captures au filet ont été effectuées pour évaluer la diversité et l'abondance des pollinisateurs. Nos résultats ont montré que les quatre plantes pouvaient être introduites avec succès dans les pelouses existantes. *Fragaria virginiana* et *T. serpyllum* avaient les taux de survie les plus élevés, *T. repens* et *T. serpyllum* présentaient la couverture la plus élevée, tandis que *B. perennis* produisait systématiquement le plus grand nombre de fleurs. Cependant, *B. perennis* était également la plus affectée par la sécheresse et avait le taux de survie le plus bas parmi tous les couvre-sols. Toutes les espèces de couvre-sol ont pu tolérer des tontes fréquentes (tous les 14 à 21 jours) à une hauteur de 8 cm. Les pelouses dans tous les sites présentaient déjà une diversité florale importante. Un total de 2 389 abeilles et syrphes a été capturé dans les pelouses, ce qui constitue un nombre important considérant la fréquence d'échantillonnage utilisée. Cette étude démontre que les pelouses ont un bon potentiel d'attraction des pollinisateurs en milieu urbain. Bien que l'ajout de couvre-sols a peu d'impact lorsque les pelouses sont déjà diversifiées, ces derniers pourraient être bénéfiques dans les pelouses homogènes. Les résultats de cette étude pourront être utiles pour les propriétaires, les municipalités et les producteurs de gazon en plaques souhaitant améliorer la biodiversité des pelouses et fournir de nouvelles sources de nourriture aux pollinisateurs. / Lawns are ubiquitous in urban areas in North America and represent a simplified ecosystem with low plant biodiversity. Given their spatial importance, these areas have significant potential to enhance biodiversity by attracting more pollinators. However, there is limited scientific data on the use of alternative ground covers in existing lawns. Therefore, the objective of this two-year project was to assess the survival and growth of four different ground cover species (*Fragaria virginiana* Miller, *Bellis perennis* Linnaeus, *Trifolium repens* Linnaeus, and *Thymus serpyllum* Linnaeus) incorporated into existing lawns in Québec City and Montréal, Canada, while monitoring pollinator attraction. In June 2021, nine experimental sites were established. Each site included a conventionally mowed lawn and an unmowed lawn as a control. Data on plant survival, growth, and flowering period were collected every 21 days in 2021 and monthly in 2022. Net captures were conducted to assess pollinator diversity and abundance. Our results showed that all four plants could be successfully introduced into existing lawns. *Fragaria virginiana* and *T. serpyllum* had the highest survival rates, *T. repens* and *T. serpyllum* exhibited the highest coverage, while *B. perennis* consistently produced the greatest number of flowers. However, *B. perennis* was also most affected by drought and had the lowest survival rate among all ground covers. All ground cover species were able to tolerate frequent mowing (every 14 to 21 days) at a height of 8 cm. The lawns in all sites already exhibited significant floral diversity. A total of 2,389 bees and hoverflies were captured in the lawns, which is a large number considering the sampling frequency used. This study demonstrates that lawns have good potential for attracting pollinators in urban environments. While the addition of ground covers has limited impact when lawns are already diverse, they could be beneficial in homogeneous lawns. The findings of this study can be valuable for homeowners, municipalities, and sod producers aiming to enhance lawn biodiversity and provide new food sources for pollinators.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / Le plateau côtier de la rivière Mackenzie dans la mer de Beaufort. un écosystème majeur du bassin arctique, reçoit une quantité considérable de sédiments et de matière organique terrigènes. Cette région de V Arctique canadien ouest est de plus en plus affectée par le réchauffement climatique qui augmentera vraisemblablement les apports riverains de carbone organique via l'avancée de la ligne des arbres, le dégel du pergélisol et l'augmentation des précipitations. Le réseau microbien occupe une place centrale dans le cycle du carbone et les transferts d'énergie dans les écosystèmes, mais à ce jour aucune étude n'aborde les variations spatiales et temporelles de la production bactérienne (PB) et des assemblages bactériens dans l'Arctique. La présente thèse avait pour objectif d'évaluer la structure et la dynamique des communautés microbiennes sur le plateau côtier arctique, avec une emphase sur le rôle des particules et des bactéries attachées à celles-ci. L'étude spatiale dans le panache de la rivière Mackenzie a montré que le gradient de salinité structure les communautés bactériennes qui sont dominées par le groupe Beîaproteobacteria en eau douce, et par les Alphaproteobacîeria dans la mer de Beaufort. Les secteurs influencés par la rivière présentaient des taux maximaux de PB, dont entre 75% et 96% pouvaient être attribués aux bactéries associées aux particules (AP). Cette première étude annuelle de la PB en milieu côtier arctique a montré que les communautés bactériennes de la baie de Franklin demeurent actives toute l'année puisqu'elles utilisent les substrats disponibles, soit les apports allochtones de carbone organique, pour survivre durant la noirceur hivernale. Même si en période estivale les bactéries utilisent les substrats organiques labiles de la production primaire in situ, la baie de Franklin semble être un écosystème hétérotrophe sur une base annuelle. Les bactéries AP étaient particulièrement actives au printemps et à l'été, très probablement en raison des apports allochtones saisonniers de matière organique particulaire (MOP). L'analyse de l'ADN par DGGE {denaturing gradient gel electrophoresis) a montré des différences phylogénétiques entre les assemblages de bactéries libres et les assemblages de bactéries AP lorsque les concentrations en MOP sont plus élevées. A plusieurs autres sites, les assemblages libres et PA étaient similaires. La thèse souligne l'importance des particules allochtones pour les réseaux microbiens des milieux arctiques côtiers, et qu'il faut les considérer dans l'étude de la réponse des cycles biogéochimiques au réchauffement climatique dans l'océan Arctique

L’évolution récente des méthodes d’extraction de la tourbe laisse les tourbières dans un état près d’un stade historique de développement de type minérotrophe plutôt qu’ombrotrophe. Conséquemment, les tourbières industrielles post-exploitation sont fréquemment envahies de colonies monospécifiques de Scirpus cyperinus. Cette étude porte sur l’élaboration de nouvelles méthodes d’intervention visant l’intégration du S. cyperinus dans une biodiversité représentative d’un écosystème de référence. Pour ce faire, deux expériences en serre ont été réalisées. La première expérience évalue la performance de quatre couverts végétaux pour limiter la germination du Scirpus cyperinus en fonction des conditions hydrologiques. Deux couverts végétaux, le Sphagnum warnstorfii et les plants de graminées, ont efficacement limité la germination du Scirpus cyperinus. La seconde expérience évalue le potentiel de deux espèces cibles de restauration à s’implanter parmi le Scirpus cyperinus sous deux régimes hydriques. Une seule espèce, le Calamagrostis canadensis, a réussi à se maintenir en présence du Scirpus cyperinus. / Recent advances in peat extraction methods now leave the environment in a state closer to an historical development stage designated as minerotrophic (fen) rather than ombotrophic (bog). Consequently, industrial peatlands are commonly invaded monospecifically by Scirpus cyperinus soon after the end of operations. This study investigates new intervention techniques promoting biodiversity of the degraded ecosystem. In this context, two greenhouse experiments were carried out. The first one compared the performance of four plant covers to prevent S. cyperinus germination in relation to hydrologic conditions. Sphagnum warnstorfii and graminoid plants mats efficiently limited Scirpus cyperinus germination. The second experiment looked at the potential of two species targeted for reintroduction to grow and compete with Scirpus cyperinus under two hydrologic regimes. The biomass production of one of the two selected species (Calamagrostis canadensis) was able to maintain itself in presence of Scirpus cyperinus.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Les écosystèmes d'eau douce des latitudes extrêmes sont confrontés à une série de menaces liées à des changements climatiques rapides, dépassant les seuils écologiques. Toutefois, l'hétérogénéité des paysages et le manque de données de surveillance à long terme empêchent de prédire avec précision les réactions biotiques au changement climatique. Compte tenu de la diminution prévue de la couverture de glace, la compréhension limitée des réponses biotiques sur de longues périodes dans les lacs de l'Arctique devient évidente. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse comprennent la reconstitution des conditions environnementales de la fin de l'Holocène dans trois lacs situés le long des franges côtières du bras Clements Markham (~82°4ʹ N, ~68°4ʹ W), sur le nord de l'île d'Ellesmere, et l'établissement d'une taxonomie complète des diatomées dans la région étudiée. L'influence présumée de la diminution de la couverture glaciaire a probablement amélioré la disponibilité de la lumière et diversifié les microhabitats récemment dans chaque lac de recherche. Cela se reflète dans la structure des assemblages de diatomées de chaque lac, les diatomées étant manifestement absentes dans la plupart des enregistrements jusqu'aux intervalles les plus élevés. Les premiers assemblages de diatomées de l'Arctique étaient principalement constitués de fragilarioïdes benthiques, qui se sont considérablement diversifiés au cours des 80 dernières années. Ce changement floristique a inclus des espèces planctoniques centrées, représentatives d'une plus grande stabilité thermique résultant de saisons prolongées sans glace. L'émergence et la diversification des diatomées correspondent à des pics notables de la teneur en matière organique et à des hausses de température dans l'Arctique, ce qui corrobore ce nouveau régime écologique. Collectivement, cette recherche élargit la documentation limitée des apparitions récentes de diatomées sur l'île d'Ellesmere, découvrant un changement récent et supplémentaire qui a initié une plus grande diversification des espèces en raison de changements environnementaux récents et rapides. / Freshwater ecosystems at extreme latitudes face a range of threats from rapid climatedriven changes, surpassing ecological thresholds. However, landscape heterogeneity and limited long-term monitoring data hinders accurate predictions of biotic responses to climate change. Given the projected declines in ice cover, the limited understanding of biotic responses over extended timeframes in Arctic lakes becomes evident. Within this context, the objectives of this thesis include reconstructing late-Holocene environmental conditions of three lakes along the coastal fringes of the Clements Markham Inlet (~82°4ʹ N, ~68°4ʹ W), on northern Ellesmere Island and to establish a comprehensive diatom taxonomy in the study region. The presumed influence of declining ice cover likely enhanced light availability and diversified microhabitats recently in each research lake. This was reflected in the diatom assemblage structures, as diatoms were conspicuously absent throughout most of the records until the uppermost intervals. Early Arctic diatom assemblages primarily consisted of benthic fragilarioids, culminating in a substantial diversification over the last ~80 years. This floristic shift included planktonic centric species, representative of greater thermal stability resulting from prolonged ice-free seasons. The emergence and diversification of diatoms corresponded with notable spikes in organic matter content and temperature rises across the Arctic, further corroborating this novel ecological regime. Collectively, this research broadens the limited documentation of recent diatom appearances on Ellesmere Island, uncovering a recent, additional shift that has initiated a wider species diversification due to recent and rapid environmental changes.

L’augmentation des activités anthropiques complexifie la conservation des grands mammifères et de leur environnement dans les aires protégées. Ce constat est particulièrement vrai lorsque l’on s’intéresse à la gestion des herbivores de grande taille dans de petites réserves. En effet, comme les réserves permettent généralement de diminuer les conflits humains-animaux, la population de ces derniers augmente, ce qui peut entraîner des conséquences néfastes sur la qualité de leur habitat, conséquences amplifiées dans les aires confinées et de petite superficie. La sélection d’habitat par un animal est une réponse comportementale complexe à plusieurs variables environnementales et qui peut différer entre les sexes et selon la densité de la population. Peu d’études ont toutefois démontré que les mâles et les femelles diffèrent dans leur patron de sélection d’habitat dépendante de la densité. Mon projet démontre que la réaction de l’éléphant africain (Loxondonta africana) aux variables anthropiques de l’habitat varie avec la taille de la population et que ces ajustements densité-dépendant diffèrent entre les sexes et les saisons. L’analyse de sélection d’habitat a été réalisée sur 11 années en équipant de colliers GPS des éléphants de la réserve faunique d’Ithala en Afrique du Sud. Mes analyses ont révélé que les éléphants d’Ithala sélectionnaient les endroits près de l’eau et évitaient les secteurs avec une pente abrupte. Ils évitaient également les secteurs dominés par la végétation herbacée alors qu’ils sélectionnaient les endroits présentant une plus grande proportion d’espèces ligneuses. Mon étude a démontré que, sans discriminer entre les sexes ni considérer l’effet de la densité conspécifique, nous aurions conclue simplement que les éléphants sélectionnaient les variables anthropiques de l’habitat. Nos modèles complexes permettent cependant de démontrer que les mâles sélectionnaient davantage les infrastructures humaines, les endroits à proximité des routes et les zones limitrophes de la réserve comparativement aux femelles. Ces dernières évitaient d’ailleurs les infrastructures en tout temps et les endroits à proximité des clôtures en saison humide. De plus, avec une augmentation de la densité d’éléphants, les mâles augmentaient davantage que les femelles leur sélection de ces trois variables anthropiques. Mon étude démontre que les femelles et les mâles éléphants n’utilisent pas l’habitat de manière identique et qui plus est, ne réagissent pas de la même façon à une augmentation de population. Considérer l’effet du sexe et de la densité sur la sélection d’habitat permettrait de réduire le risque de conclusions erronées sur les interactions entre un iii animal et son environnement et donc potentiellement d’établir des décisions de gestion plus efficaces et ciblées, par exemple la relocalisation de certains mâles dont leur sélection d’habitat augmente les risques de conflits avec les humains. / The increase in anthropogenic activities has negative effects on the conservation of large mammals and their environment in protected areas, and the management of large herbivores in small reserves is particularly challenging. Indeed, the reduction of humananimal conflicts in reserves often generally results in the increase of large herbivore populations, with significant impacts on habitat quality and those impacts are generally exacerbated in small and confined reserves. Habitat selection is recognized as a complex process involving a response to multiple environmental features that can vary between sexes and with population density. Yet there is still limited empirical evidence of males and females displaying different patterns of density-dependent habitat selection. My project demonstrates that the spatial response of the African elephant (Loxodonta africana) to human-related habitat features varied with population size, and that density-dependent adjustments differed between sexes and seasons. Habitat selection analysis was based on an 11-year monitoring of GPS-collared elephants in Ithala Game reserve, South Africa. Globally, Ithala elephants selected areas with abundant woody vegetation and close to water and tended to avoid areas with steep slopes. Our analyses also revealed that, without discriminating between sexes and accounting for conspecific density, the conclusion would have been simply that elephants typically select human-related habitat features. We show, however, that males had a stronger selection for both infrastructures and areas close to roads and fences compared to females which avoided infrastructures all year long and areas close to fences in the wet season. With an increase in population density, males also increased more strongly than females their selection of these three human-related habitat features. My study demonstrates that females and males differ in their habitat selection, a trend that could be exacerbate by an increase in population density. Therefore, considering variations in habitat selection between sexes and with conspecific density can help prevent faulty conclusions on the interaction between an animal and its environment, and help develop more effective management tools, for example relocation of certain males whose habitat selection might increase human-wildlife conflicts.

La migration représente un déplacement saisonnier récurrent entre un site de reproduction et un site d'hivernage géographiquement distants. Les migrateurs profitent ainsi d'un environnement saisonnier où les conditions sont favorables à la reproduction avec des ressources abondantes et une réduction de la compétition et de la prédation. En contrepartie, migrer implique des contraintes phénologiques, en plus d'exposer les individus à une plus grande diversité d'environnements lors des déplacements. Il est toutefois difficile d'établir des liens entre les conditions rencontrées durant la période nonreproductrice et leurs répercussions sur la reproduction chez les migrateurs. L'objectif général de cette thèse est de mieux comprendre les principales étapes du cycle annuel et leurs interrelations chez le labbe à longue queue, un oiseau marin migrateur de longue distance exploitant la toundra arctique en été et les mers australes en hiver. Cette thèse se décompose en trois objectifs spécifiques : (1) examiner les mouvements annuels de cet abondant prédateur de la toundra arctique en décrivant sa migration transéquatoriale, sa phénologie et ses stratégies migratoires saisonnières; (2) évaluer les relations entre les périodes non-reproductrice et reproductrice via de possibles effets reportés réciproques, ainsi que les impacts directs de la disponibilité de sa principale source de nourriture estivale, les lemmings, sur sa reproduction; (3) étudier les mécanismes permettant la coexistence du labbe au sein d'une guilde de prédateurs aviaires partageant deux espèces de lemmings dont les populations fluctuent annuellement. De 2004 à 2019, la reproduction du labbe a été suivie sur l'Île Bylot (Nunavut) dans le Haut-Arctique canadien pour en estimer la phénologie et le succès. Parallèlement, les nids des principaux prédateurs aviaires présents dans la zone d'étude (harfang des neiges, goéland bourgmestre, buse pattue, labbe à longue queue) ont été géoréférencés et des pelotes de régurgitations récupérées afin d'identifier les proies consommées. De 2014 à 2019, 70 géolocalisateurs ont été déployés sur des labbes pour suivre leurs déplacements pendant une année entière. Les géolocalisateurs ont révélé que les labbes parcourent annuellement >32 000 km. Durant la période non-reproductrice, ils hivernent majoritairement dans la région d'upwelling du Benguela de l'Atlantique Sud et ils effectuent une halte migratoire printanière et automnale au large des Grands Bancs de Terre-Neuve, des régions océaniques hautement productives. Contrairement à la majorité des oiseaux, la migration d'automne est plus rapide que celle du printemps. Cette stratégie s'explique probablement par des contraintes écologiques au printemps ralentissant la progression vers l'Arctique, comme la présence de la banquise et la toundra enneigée, et des contraintes endogènes à l'automne incitant les individus à arriver rapidement au site d'hivernage pour amorcer la mue. Nous avons trouvé peu d'effets reportés de la période d'hivernage et de la migration printanière sur la reproduction. Toutefois, une réduction du temps en vol en hiver augmente la propension à nicher, alors qu'une arrivée trop hâtive au printemps la diminue. En revanche, une forte abondance de lemmings en été augmente la propension à nicher et le succès reproducteur, alors que pondre tardivement diminue celui-ci. Globalement, les conditions locales influencent fortement la reproduction, alors que les effets reportés ont un effet plutôt faible. Durant l'été, deux mécanismes permettent la coexistence de la guilde de prédateurs aviaires à laquelle le labbe appartient. D'abord, une ségrégation spatiale de l'habitat basée sur les préférences spécifiques réduit le chevauchement des territoires de nidification entre espèces. Ensuite, une ségrégation alimentaire dans les espèces et la taille des lemmings en fonction de la taille des prédateurs qui les consomment réduit le chevauchement des niches alimentaires. En l'absence du prédateur dominant, le harfang, un relâchement de la pression de compétition s'opère néanmoins sur le labbe, le plus petit prédateur, qui déplace sa niche alimentaire en consommant des proies plus grosses. Ces résultats suggèrent que les conditions variables et imprévisibles de l'Arctique comme les couvertures de neige et de glace, ainsi que l'abondance de lemmings influencent fortement le cycle annuel du labbe à longue queue et affectent davantage le succès reproducteur que la variabilité émanant de la période non-reproductrice. Cette thèse améliore notre compréhension des stratégies migratoires aviaires et du rôle de la compétition interspécifique dans un environnement caractérisé par une ressource pulsée, les lemmings. / Migration represents a recurring seasonal movement between geographically distant breeding and wintering sites. Migrants thus benefit from a seasonal environment where conditions are favourable to reproduce with abundant resources, and low competition and predation. However, migrating involves phenological constraints, and exposes individuals to a greater diversity of environments. Nevertheless, it is difficult to establish links between conditions encountered during the non-breeding period and their impact on reproduction in migrants. The overall objective of this thesis is to better understand the main stages of the annual cycle and their interrelationships in the long-tailed jaeger, a long-distance migratory seabird exploiting the Arctic tundra in summer and the southern seas in winter. This thesis consists of three specific objectives: (1) examine the annual movements of this abundant Arctic tundra predator by describing its transequatorial migration, phenology and seasonal migratory strategies; (2) assess the relationships between non-breeding and breeding periods through potential reciprocal carry-over effects, as well as the direct impacts of the availability of its main food resource in summer, lemmings, on its reproduction; (3) investigate the mechanisms allowing coexistence of the jaeger within a guild of avian predators sharing two species of lemmings whose populations fluctuate annually. From 2004 to 2019, reproduction of jaegers was monitored on Bylot Island, Nunavut, in the Canadian High Arctic to estimate its phenology and success. Also, nests of the main avian predators present in the study area (snowy owl, glaucous gull, rough-legged hawk, long-tailed jaeger) were georeferenced and regurgitation pellets collected to identify the prey consumed. From 2014 to 2019, 70 geolocators were deployed on jaegers to track their movements throughout an entire year. Geolocators showed that jaegers travel >32 000 km annually. During the non-breeding period, they winter mostly in the Benguela upwelling region of the South Atlantic and they make a stopover off the Grand Banks of Newfoundland in spring and in fall, both highly productive oceanic regions. Unlike most birds, fall migration is faster than spring migration. This strategy is likely due to ecological constraints during the spring that slow progression towards the Arctic, such as the presence of sea-ice and the snow cover in the tundra, and endogenous constraints in the fall, prompting individuals to quickly arrive at the wintering site to start molting. We found few carry-over effects of the wintering period and spring migration on reproduction. However, reducing time spent flying during the winter increases breeding propensity, while arriving too early in spring has the opposite effect. Conversely, high lemming abundance during the summer increases breeding propensity and breeding success, while laying late decreases the latter. Overall, reproduction is strongly influenced by local conditions and weakly influenced by carry-over effects. During the summer, two mechanisms allow the coexistence of the guild of avian predators to which jaegers belongs. First, spatial segregation of habitat based on species-specific preferences reduces overlap of nesting territories between species. Second, food segregation based on lemming species and size according to the size of predators that consume them reduces the overlap of food niches. The absence of the dominant predator, the snowy owl, nonetheless triggers a competitive release on the smallest one, the jaeger, which shifts its food niche by consuming larger prey. These results suggest that variable and unpredictable conditions in the Arctic as snow and ice covers, and lemming abundance strongly influence the annual cycle of the long-tailed jaeger and influence reproductive performance more than the variability encountered during the non-breeding period. This thesis improves our understanding of bird migratory strategies and the role of interspecific competition in an environment characterized by a pulsed resource, lemmings.

Le phénomène grandissant de morcèlement des forêts boréales matures est une source de préoccupation importante pour l'industrie forestière du Québec en raison de l'augmentation des coûts d'approvisionnement qu'il induit. Effectivement, les déplacements de machinerie plus fréquents ainsi que l'augmentation du nombre de chemins à aménager impactent la rentabilité des opérations forestières en forêt morcelée. L'évolution de ce contexte impose la recherche de solutions, incluant l'adaptation des systèmes de récolte utilisés, qui n'ont que très peu été étudiées à ce jour. Le principal objectif de cette maîtrise est d'identifier des systèmes adaptés à la récolte de forêts morcelées, permettant d'amoindrir l'impact financier du morcellement sur l'approvisionnement. Toutes les alternatives possibles se doivent d'être considérées dans la réflexion menant à l'implantation de solutions en forêt. Une approche de sélection employant des analyses successives fut préconisée, de manière à sélectionner itérativement un sous-ensemble de solutions potentielles. Dans un premier temps, une revue exhaustive des systèmes de récolte permit d'en décrire plus de 1 000 différents. De ce nombre, vingt-huit furent retenus pour leur potentiel d'application en forêt morcelée. Ceux-ci furent comparés à l'aide d'un modèle d'évaluation multicritère impliquant des experts. Sept systèmes se démarquèrent des autres, mettant en évidence l'intérêt de considérer l'implantation de systèmes actuellement inexistants au Québec. Une simulation déterministe fut réalisée afin d'estimer les coûts des solutions potentielles et ainsi affiner l'identification de la meilleure alternative. Les résultats démontrent le potentiel du système de bois tronçonnés utilisant des camions auto-chargeurs à grue détachable en contexte de forêt morcelée. L'utilisation du porteur pour charger les camions est également une alternative intéressante, notamment pour la simplicité de son adaptation par rapport au système de bois tronçonnés classique. Il serait à présent intéressant de tester ces systèmes dans un contexte opérationnel contrôlé avant d'en proposer un déploiement à plus grande échelle. / Fragmentation in mature boreal forests is a growing concern for the forest industry of Quebec, due to the increase of wood procurement costs. The more frequent machine relocations and the increasing number of roads to build and maintain compromise the profitability of fragmented operations. This changing reality needs to be addressed, starting with re-evaluating the current operational systems used in fragmented forests, which have received little attention so far. The objective of this master's degree is to identify the most cost-effective harvest systems in fragmented forests. Doing so requires a methodology compatible with the evaluation of a very wide range of potential solutions that can be implemented in these forests. The elaborated approach is based on subsequent analysis gradually reducing the number of alternatives and precising the identification of the best subset. First, an in-depth review of harvest systems resulted in the description of over 1,000 distinct alternatives. Only twenty-eight were considered as conceivable alternatives in the studied context. A multi-criteria evaluation approach involving experts from the forest industry revealed the superiority of seven potential solutions. Lastly, a deterministic simulation model was developed to estimate the harvest costs associated with each system in case studies and narrow down the selection of the best alternative. The results demonstrate the potential of the cross-cut timber system using self-loading trucks with detachable cranes in a fragmented forest context. Of the seven systems, the cut-to-length systems using either removable crane self-loader trucks or forwarders to load trucks presented lower costs in fragmented forest stands. It would now be interesting to test these systems in a controlled operational context before considering large-scale implementation.