Un système basé sur le concept de naturalité, qui évalue la similarité par rapport à la forêt naturelle, a été élaboré dans le but d'évaluer les impacts de la foresterie. Ce système repose sur l'identification d'indicateurs de naturalité sensibles aux enjeux d'aménagement forestier reconnus et utilise des mesures disponibles à partir des cartes écoforestières, des études sur la modélisation des écosystèmes et des données historiques. Ce système fournit une valeur unique permettant de représenter l'effet conjugué de diverses pratiques, incluant la protection, sur les principales caractéristiques de l'écosystème forestier. D'abord développé pour la pessière, puis adapté pour la sapinière, ce système fonctionne de manière bidirectionnelle, permettant d'évaluer aussi bien la dégradation, que l'amélioration de la qualité des écosystèmes résultant d'objectifs de restauration et de mesures de mitigation. Ce système a été utilisé pour comparer l'impact sur la qualité des écosystèmes à l'échelle du paysage de divers scénarios sylvicoles considérés simultanément, comme dans la sapinière, où l'effet combiné de coupes progressives irrégulières et d'une réduction de la révolution de 70 à 50 ans pour les scénarios équiennes (coupe avec protection de la régénération et des sols et plantation) a été examiné. Son utilisation permet également d'éclairer la réflexion pour la détermination d'objectifs de protection aptes à limiter les pertes de biodiversité, tout en tenant compte de l'intensité de l'aménagement pour la production de bois. Ainsi, pour trois unités d'aménagement forestier de la pessière, considérant la combinaison de scénarios sylvicoles actuellement utilisés pour régénérer les forêts productives, le niveau de protection devrait être doublé et atteindre 35% de la superficie forestière afin de limiter d'éventuelles pertes d'espèces. Aussi, les résultats montrent qu'il serait plus avantageux au plan environnemental d'intensifier la production de bois d'espèces indigènes sur une petite proportion du territoire forestier tout en assurant une protection stricte sur la portion non productive, plutôt qu'un aménagement extensif sur la vaste majorité du territoire forestier. Dans le cadre du développement de l'analyse de cycle de vie (ACV) chapeauté par le Programme des Nations Unies pour l'environnement et la Société de toxicologie et de chimie de l'environnement (UNEP-SETAC), les impacts de produits ou services sur la qualité des écosystèmes sont évalués par le biais des impacts de l'utilisation des terres sur la biodiversité. Pour l'intégration à l'ACV, une courbe provisoire reliant l'indice de naturalité à la perte potentielle de biodiversité exprimée sur la base de la richesse en espèces provenant de la base de données PREDICTS est proposée. L'application de cette courbe a permis l'obtention de scores d'impact cohérents avec la proportion d'espèces disparues (PDF) estimée à partir de la naturalité et conformes aux connaissances relatives aux impacts de l'aménagement forestier. Toutefois, les résultats s'avèrent sensibles au paramétrage de la courbe et l'analyse de sensibilité a montré qu'il existait des risques de distorsion, voire d'obtention de résultats erronés. L'évaluation des scores d'impact de l'ACV résultant de l'application de trois scénarios sylvicoles distincts évalués concomitamment à l'application d'un gradient de la proportion du territoire forestier en protection stricte, apporte un éclairage sur le comportement du modèle utilisé pour l'évaluation de la qualité des écosystèmes en ACV si l'on tient compte de l'intensité de l'aménagement. Le modèle ACV multiplie deux paramètres aux effets opposés et non-linéaires : le PDF qui augmente avec l'intensité de l'aménagement, alors que la superficie requise pour produire 1m3 de bois diminue. Étant donné les risques associés à la présence d'effets non-linéaires non contrôlés, le modèle ACV peut fournir des résultats erratiques ne reflétant pas toujours l'effet sur l'aspect à protéger qui correspond ici à la qualité des écosystèmes. Conséquemment, dans l'état actuel des choses, le modèle ACV ne devrait pas être utilisé pour la prise de décision en matière d'utilisation des terres. De plus amples recherches relatives aux propriétés mathématiques des relations en cause sont nécessaires afin de vérifier la possibilité de contrôler ces effets de manière à assurer l'obtention de résultats reflétant la qualité des écosystèmes plutôt que celui de la superficie requise, déterminée par la productivité, et ainsi respecter la hiérarchisation des impacts associés à la qualité des écosystèmes évaluée à l'échelle d'un territoire et éviter des recommandations qui conduiraient à occasionner davantage de dommages. / An evaluation system based on the concept of naturalness, which measures the similarity against natural forests, has been developed to assess the impacts of forestry. This assessment system relies on naturalness indicators sensitive to recognized forest management issues, and uses measures from eco-forest maps, results from ecosystem modeling and historical data. The naturalness assessment model provides a unique index allowing to assess the combined effect of different forest management practices including protection, on the main characteristics of forest ecosystems. Initially developed for black spruce forests, then adapted for balsam fir forests, the naturalness assessment model performs bi-directional evaluations allowing the assessment not only of ecosystem degradation but also of its improvement with restoration or mitigation measures. Among potential applications of the naturalness assessment model, its usefulness has been demonstrated for comparing the impact at the landscape level of different silvicultural scenarios combinations. In the balsam fir forest, we examined the combined effect of irregular shelterwood cutting along with the rotation reduction form 70 to 50 years for the even-aged scenarios of careful logging and plantation. The naturalness assessment model can also be used to shed light on protection levels needed to limit biodiversity losses. In three forest management units of the black spruce forest, considering the current mix of silvicultural scenarios for wood production, the protection level should be doubled to attain 35% of the forest area, to limit species losses. Results indicate that it would be better for the environment to intensify forest management using indigenous species over a small proportion of the forest territory while insuring strict protection over the remaining portion, compared with an extensive forest management applied over most of the forested area. Life cycle analysis (LCA) development under the guidance of the United Nations Environment Program and Society of Environmental Toxicology and Chemistry (UNEP-SETAC), provides impact evaluation of products or services on ecosystem quality through impact of land use on biodiversity. In order to include naturalness results in LCA, a provisional curve relating naturalness index to potentially disappeared fraction of species (PDF) has been developed using species richness data from the PREDICTS database. The provisional curve application lead to LCA impact scores consistent with the PDF estimated from naturalness and the existing knowledge about the effects of forest management. However, the sensitivity analysis showed that results are sensitive to the curve parametrization and there are risks of distortion and even contradictory results. LCA impact scores related to the application of three different silvicultural scenarios each combined with a gradient of the proportion of forest area in strict protection shed a light on the LCA model behaviour when considering management intensity. The LCA model multiplies two parameters having opposite non-linear effects: the PDF, which is rising with the intensification of the management, while the area required to produce 1m3 of wood, is diminishing. Considering the risks related to the uncontrolled non-linear effects involved in the LCA model, this could lead to erratic results that do not reflect the effect on the safeguard subject corresponding here to the quality of ecosystems. Therefore, the LCA model should not be used for decision making related to land use decision. More research is required to investigate the mathematical relationships involved to verify if and how issues related to non-linear effects in LCA model could be properly addressed and insure that impact scores results reflect ecosystem quality instead of the area required for wood production, conserve the hierarchical structure of impacts and avoid recommendations that could produce more damage.

Un système basé sur le concept de naturalité, qui évalue la similarité par rapport à la forêt naturelle, a été élaboré dans le but d'évaluer les impacts de la foresterie. Ce système repose sur l'identification d'indicateurs de naturalité sensibles aux enjeux d'aménagement forestier reconnus et utilise des mesures disponibles à partir des cartes écoforestières, des études sur la modélisation des écosystèmes et des données historiques. Ce système fournit une valeur unique permettant de représenter l'effet conjugué de diverses pratiques, incluant la protection, sur les principales caractéristiques de l'écosystème forestier. D'abord développé pour la pessière, puis adapté pour la sapinière, ce système fonctionne de manière bidirectionnelle, permettant d'évaluer aussi bien la dégradation, que l'amélioration de la qualité des écosystèmes résultant d'objectifs de restauration et de mesures de mitigation. Ce système a été utilisé pour comparer l'impact sur la qualité des écosystèmes à l'échelle du paysage de divers scénarios sylvicoles considérés simultanément, comme dans la sapinière, où l'effet combiné de coupes progressives irrégulières et d'une réduction de la révolution de 70 à 50 ans pour les scénarios équiennes (coupe avec protection de la régénération et des sols et plantation) a été examiné. Son utilisation permet également d'éclairer la réflexion pour la détermination d'objectifs de protection aptes à limiter les pertes de biodiversité, tout en tenant compte de l'intensité de l'aménagement pour la production de bois. Ainsi, pour trois unités d'aménagement forestier de la pessière, considérant la combinaison de scénarios sylvicoles actuellement utilisés pour régénérer les forêts productives, le niveau de protection devrait être doublé et atteindre 35% de la superficie forestière afin de limiter d'éventuelles pertes d'espèces. Aussi, les résultats montrent qu'il serait plus avantageux au plan environnemental d'intensifier la production de bois d'espèces indigènes sur une petite proportion du territoire forestier tout en assurant une protection stricte sur la portion non productive, plutôt qu'un aménagement extensif sur la vaste majorité du territoire forestier. Dans le cadre du développement de l'analyse de cycle de vie (ACV) chapeauté par le Programme des Nations Unies pour l'environnement et la Société de toxicologie et de chimie de l'environnement (UNEP-SETAC), les impacts de produits ou services sur la qualité des écosystèmes sont évalués par le biais des impacts de l'utilisation des terres sur la biodiversité. Pour l'intégration à l'ACV, une courbe provisoire reliant l'indice de naturalité à la perte potentielle de biodiversité exprimée sur la base de la richesse en espèces provenant de la base de données PREDICTS est proposée. L'application de cette courbe a permis l'obtention de scores d'impact cohérents avec la proportion d'espèces disparues (PDF) estimée à partir de la naturalité et conformes aux connaissances relatives aux impacts de l'aménagement forestier. Toutefois, les résultats s'avèrent sensibles au paramétrage de la courbe et l'analyse de sensibilité a montré qu'il existait des risques de distorsion, voire d'obtention de résultats erronés. L'évaluation des scores d'impact de l'ACV résultant de l'application de trois scénarios sylvicoles distincts évalués concomitamment à l'application d'un gradient de la proportion du territoire forestier en protection stricte, apporte un éclairage sur le comportement du modèle utilisé pour l'évaluation de la qualité des écosystèmes en ACV si l'on tient compte de l'intensité de l'aménagement. Le modèle ACV multiplie deux paramètres aux effets opposés et non-linéaires : le PDF qui augmente avec l'intensité de l'aménagement, alors que la superficie requise pour produire 1m3 de bois diminue. Étant donné les risques associés à la présence d'effets non-linéaires non contrôlés, le modèle ACV peut fournir des résultats erratiques ne reflétant pas toujours l'effet sur l'aspect à protéger qui correspond ici à la qualité des écosystèmes. Conséquemment, dans l'état actuel des choses, le modèle ACV ne devrait pas être utilisé pour la prise de décision en matière d'utilisation des terres. De plus amples recherches relatives aux propriétés mathématiques des relations en cause sont nécessaires afin de vérifier la possibilité de contrôler ces effets de manière à assurer l'obtention de résultats reflétant la qualité des écosystèmes plutôt que celui de la superficie requise, déterminée par la productivité, et ainsi respecter la hiérarchisation des impacts associés à la qualité des écosystèmes évaluée à l'échelle d'un territoire et éviter des recommandations qui conduiraient à occasionner davantage de dommages. / An evaluation system based on the concept of naturalness, which measures the similarity against natural forests, has been developed to assess the impacts of forestry. This assessment system relies on naturalness indicators sensitive to recognized forest management issues, and uses measures from eco-forest maps, results from ecosystem modeling and historical data. The naturalness assessment model provides a unique index allowing to assess the combined effect of different forest management practices including protection, on the main characteristics of forest ecosystems. Initially developed for black spruce forests, then adapted for balsam fir forests, the naturalness assessment model performs bi-directional evaluations allowing the assessment not only of ecosystem degradation but also of its improvement with restoration or mitigation measures. Among potential applications of the naturalness assessment model, its usefulness has been demonstrated for comparing the impact at the landscape level of different silvicultural scenarios combinations. In the balsam fir forest, we examined the combined effect of irregular shelterwood cutting along with the rotation reduction form 70 to 50 years for the even-aged scenarios of careful logging and plantation. The naturalness assessment model can also be used to shed light on protection levels needed to limit biodiversity losses. In three forest management units of the black spruce forest, considering the current mix of silvicultural scenarios for wood production, the protection level should be doubled to attain 35% of the forest area, to limit species losses. Results indicate that it would be better for the environment to intensify forest management using indigenous species over a small proportion of the forest territory while insuring strict protection over the remaining portion, compared with an extensive forest management applied over most of the forested area. Life cycle analysis (LCA) development under the guidance of the United Nations Environment Program and Society of Environmental Toxicology and Chemistry (UNEP-SETAC), provides impact evaluation of products or services on ecosystem quality through impact of land use on biodiversity. In order to include naturalness results in LCA, a provisional curve relating naturalness index to potentially disappeared fraction of species (PDF) has been developed using species richness data from the PREDICTS database. The provisional curve application lead to LCA impact scores consistent with the PDF estimated from naturalness and the existing knowledge about the effects of forest management. However, the sensitivity analysis showed that results are sensitive to the curve parametrization and there are risks of distortion and even contradictory results. LCA impact scores related to the application of three different silvicultural scenarios each combined with a gradient of the proportion of forest area in strict protection shed a light on the LCA model behaviour when considering management intensity. The LCA model multiplies two parameters having opposite non-linear effects: the PDF, which is rising with the intensification of the management, while the area required to produce 1m3 of wood, is diminishing. Considering the risks related to the uncontrolled non-linear effects involved in the LCA model, this could lead to erratic results that do not reflect the effect on the safeguard subject corresponding here to the quality of ecosystems. Therefore, the LCA model should not be used for decision making related to land use decision. More research is required to investigate the mathematical relationships involved to verify if and how issues related to non-linear effects in LCA model could be properly addressed and insure that impact scores results reflect ecosystem quality instead of the area required for wood production, conserve the hierarchical structure of impacts and avoid recommendations that could produce more damage.

En marge arrière d’aire de répartition, les espèces persistent ou disparaissent en réponse aux changements climatiques et autres facteurs globaux. Les refuges climatiques ont joué un rôle majeur dans la persistance de la biodiversité au cours des périodes de transitions climatiques majeures et une compréhension mécaniste claire de leur fonctionnement est primordiale pour la conservation des populations de marge arrière. En limite géographique sud-ouest de son aire de distribution, des fragments de hêtre (Fagus sylvatica) persistent dans des micro-refuges en raison de facteurs locaux. Connue pour sa biodiversité remarquable, la vallée du Ciron offre un laboratoire naturel idéal pour l'étude des refuges climatiques et la prédiction de leur évolution dans un climat régional de plus en plus chaud et sec. Cette thèse interdisciplinaire est centrée sur l’étude des populations de hêtres et des communautés associées par des approches in situ et ex situ combinant écologie des communautés et physique de l’environnement. Nos résultats mettent en évidence une forte originalité floristique des communautés du sous-bois des populations à hêtre de marge chaude, ainsi que l’existence de variations microclimatiques à fine échelle, fonction notamment de la topographie, de la présence de la rivière et de la localisation dans le paysage. Nous montrons que la régénération du hêtre dépend du microclimat et qu’elle est modulée par des interactions allélopathiques. De plus, notre étude met en avant le rôle facilitateur de la canopée forestière ainsi que l’importance du rayonnement solaire, au moins dans des conditions où ce dernier impacte peu la disponibilité en eau. L’ensemble des résultats suggèrent la persistance probable du hêtre dans la vallée du Ciron ainsi qu’une potentialité de présence plus importante dans le Bassin aquitain. / In the margin of their distribution range, species can persist or disappear in response to climate change and global factors. Climate refugia have played a major part in the persistence of biodiversity during periods of fundamental climatic transitions, and a clear mechanistic understanding of their functioning is essential for the conservation of marginal populations. In the southwestern geographical limit, fragments of beech populations (Fagus sylvatica) persist in micro-refugia due to the importance of local factors. Known for its remarkable biodiversity, the Ciron valley provides an ideal natural laboratory for studying climate refugia and predicting their evolution in an increasingly hot and dry regional climate. This interdisciplinary thesis involves the study of beech populations and associated communities through in-situ and ex-situ approaches combining community ecology and environmental physics. Our results underline the strong floristic originality of the undergrowth communities of warm-margin beech populations, and reveal the existence of fine-scale microclimatic variations caused, in particular, by the local topography, the presence of the river, and location in the landscape. We show that beech regeneration depends on microclimate and that it is modulated by allelopathic interactions. Moreover, our research highlights the facilitating role of the forest canopy and the importance of solar radiation, in conditions where it has low impact on water availability. The overall results suggest the likely persistence of beech in the Ciron Valley and a greater potential presence of beech in the Aquitanian Basin.

L'intérêt pour l'écologie des feux de forêt ainsi que sa compréhension a augmenté depuis les trente dernières années, cependant il subsiste toujours des lacunes dans les connaissances qui traitent de l'hétérogénéité spatiale des feux de forêt. Ainsi, il est généralement admis que le régime de feu varie en réponse à des processus écologiques déterminés par les conditions climatiques et physiques, qui en retour affectent la succession et la mosaïque forestière. Alors que le régime de feu est caractérisé par plusieurs attributs tels que la taille, la fréquence, la sévérité, la saisonnalité ou encore l'intensité des feux, cette thèse s'intéresse principalement à la variation spatiale des superficies, de la fréquence et de la forme des feux. L'objectif général est d'améliorer les connaissances sur le régime en forêt boréale en déterminant les facteurs responsables de la variation régionale de ces attributs et d'en analyser les effets sur les processus écologiques qui affectent l'établissement du couvert après feu. Le territoire étudié couvre un vaste territoire de plus de 400 000 km2 dans la forêt boréale de l'est du Canada. Plus particulièrement, on s'intéresse ici à l'hétérogénéité spatiale du régime de feux en lien avec la composition et la morphologie des dépôts de surface et leur drainage (SDD) dans la province du Québec. En effet, alors que les SDD jouent un rôle majeur dans l'établissement de la végétation et la structure des paysages des forêts boréales, peu d'études ont réussi à mettre en évidence le lien entre les différents types de SDD et la variabilité régionale du régime de feu. Pourtant, en raison de leur épaisseur, de leur morphologie, et leur texture ainsi que de leur drainage, les dépôts de surface sont attendu pour affecter le potentiel d'assèchement du combustible et donc d'influencer le régime de feu. C'est pourquoi, dans cette thèse, nous avons tenté principalement de répondre à trois questions peu documentées dans la littérature des feux de forêt. Tout d'abord, afin de vérifier si les dépôts de surface peuvent affecter la fréquence des feux, nous avons réalisé une classification des SDD afin d'illustrer leur potentiel d'assèchement du combustible et nous avons ensuite estimé le cycle de feu par type de SDD (Chapitre I). Par la suite, nous avons évalué si les différentes valeurs de cycle de feu observées entre les SDD varient d'une région à l'autre. Nos résultats montrent une variation considérable du cycle de feu entre les types de SDD (de 144 à 425 ans) et entre les régions (de 90 à 715 ans). Une analyse discriminante suggère qu'une combinaison de facteurs climatiques (précipitation, indice d'aridité et température) et physiques (till xérique indifférencié et till mésique indifférencié) pourrait expliquer ces variations à l'échelle régionale. En outre, nos résultats montrent que les valeurs de cycle de feu des SDD ne peuvent pas se distinguer significativement dans des environnements climatiques très favorables à la sécheresse estivale et donc propices à la propagation du feu (cycle de feu < 150 ans). A l'inverse, lorsque le climat est moins propice au feu (cycle de feu > 300 ans), les SDD se distinguent significativement. Deuxièmement, afin de vérifier si la physionomie du paysage impose un contrôle sur le régime des feux, nous avons testé si l'orientation des SDD, des cours d'eau et du relief peuvent influencer l'orientation, la taille et la forme des feux à l'échelle régionale (Chapitre II). La taille, la forme, l'orientation et l'excentricité ont été calculés pour chaque feu puis compilés par écodistricts sélectionnés de la province de Québec entre 1970 et 2010. Les écodistricts ont été regroupés sur la base de ces mêmes attributs avec une analyse de groupement hiérarchique. Ensuite, des variables environnementales incluant la température, les précipitations, l'indice de sévérité de feux, la topographie, les dépôts de surface et l'hydrographie ont été testées pour décrire chaque zone en utilisant une analyse canonique de redondance. Nos résultats montrent des différences significatives entre la taille, la forme et l'orientation des feux qui permettent de distinguer des zones spatialement homogènes et contigües. Ces résultats permettent de suggérer que l'orientation dominante des feux à l'intérieur des zones répond à une orientation similaire des cours d'eau et des SDD. Dans certaines zones, une direction des vents dominants parallèles à l'ensemble du paysage au moment du feu peuvent créer des conditions de propagation propices aux très grands feux (taille moyenne > 17 000 ha). Troisièmement, pour tester l'effet des SDD sur le rétablissement des forêts après feu, nous avons estimé la vitesse et la qualité d'établissement du couvert forestier en fonction du temps depuis le dernier feu pour passer du stade de brûlis au stade régénéré puis au stade de jeune forêt (Chapitre III). Nous avons testé si les forêts situées dans les régions sèches (caractérisées par une proportion élevée de SDD secs, de faibles précipitations et un cycle de feu court) tendent à se rétablir plus lentement après feu, menant à une forêt moins dense, par rapport à une région plus humide caractérisée par un cycle de feu plus long. Des comparaisons de régressions logistiques multinomiales avec le critère d'information d'Akaike suggèrent que les variables les plus significatives expliquant la régénération après feu sont le temps depuis feu, le type de SDD, l'indice canadien de sécheresse et les précipitations de la saison de croissance. Un rétablissement rapide et dense des forêts, indicateur d'une meilleure croissance, est observé sur les dépôts de till subhydriques seulement dans les régions caractérisées par un cycle de feu long (> 500 ans). À l'inverse, un rétablissement lent et peu dense, indicateur d'un manque d'individus génère une forêt clairsemée dans les régions caractérisées par un cycle de feu court (< 200 ans) et une proportion élevée de dépôts grossiers secs tels que les juxta-glaciaires, mais aussi les dépôts mésiques dans certains cas. En conclusion générale, on peut dire que l'ensemble des résultats a permis une meilleure compréhension du régime de feu dans les forêts boréales en mettant en relief l'effet des SDD sur la variabilité spatiale du régime de feu à l'échelle régionale. La thèse, dans son ensemble, nous rappelle l'importance des facteurs à grande échelle sur la dynamique forestière post-feu. Alors que le climat reste le facteur déterminant dans la variabilité du régime de feu, nos résultats montrent que les SDD, dans certaines conditions, peuvent modérer ou accentuer la fréquence et la taille des feux voir même contraindre leur orientation. En dépit des limites potentielles, attribuables à la grandeur de l'échelle des analyses, ces nouvelles connaissances ont des implications pour un aménagement durable des forêts et une meilleure gestion des incendies en forêt boréale. Ces connaissances seront certainement aussi utiles pour envisager des stratégies d'adaptions aux changements climatiques. Alors que cette thèse se concentre sur la province du Québec, il est envisageable que l'approche et les conclusions développées ici soient applicables pour l'ensemble de la forêt boréale où le feu demeure la perturbation naturelle dominante. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Aménagement écosystémique, indice canadien de sécheresse, changements climatiques, cycle de feu, dépôts de surface, drainage, géomatique, géomorphologie, pessière à mousses, orientation, régionalisation, régénération.

Nous avons étudié la végétation de la région du mont Mégantic au moyen de la méthode phytosociologique de Zurich - Montpellier (Braun - Blanquet, 1951). La prospection sur le terrain s'est soldée par l'acquisition de 94 relevés de végétation, chacun complété par une étude pédologique et une étude dendrométrique. Ces informations nous ont permis de définir 13 associations, 10 sous-associations et 9 variantes. Il faut souligner la diversité de nos groupements en raison d'une physiographie particulière du mont Mégantic lui-même, dont l'altitude varie de 1 350 à 3 625 pieds. Une carte des dépôts de surface et une carte phytosociologique complètent notre travail.

Le caribou forestier est établi dans la forêt boréale au Canada et la densité de ses populations diminue depuis les dernières dizaines d'années. Plusieurs facteurs peuvent influencer l'abondance des caribous, comme la productivité primaire, la fréquence des perturbations à la végétation, la quantité de biomasse disponible et la facilité des loups à se déplacer. Dans le cadre de ce mémoire, un survol de l'évolution des modèles prédateurs-proies est d'abord présenté. Ensuite, un modèle mathématique à équations différentielles ordinaires est construit, afin de représenter les interactions trophiques entre les caribous et les autres espèces présentes dans l'Est et l'Ouest du Canada, incluant les orignaux, les cerfs de Virginie, les loups et les ours noirs. On obtient deux systèmes multi-prédateurs et multi-proies, où on modélise les interactions avec des réponses fonctionnelles de type II de Holling et des équations de croissance du modèle de Bazykin. Une analyse comparative est faite entre le modèle de l'Est et de l'Ouest en faisant varier les paramètres selon les facteurs énumérés précédemment. Le modèle prédit un effet négatif sur la densité de caribous avec, indépendamment, l'ajout de proies alternatives aux loups, l'augmentation de la biomasse dont se nourrissent l'orignal et le cerf dans l'Ouest, l'augmentation du taux de recherche du loup et des perturbations fréquentes à la végétation. Il prédit un effet neutre sur la densité de caribous lors d'une augmentation du niveau de productivité primaire. L'analyse du modèle permet de constater la complexité des réseaux trophiques dans l'Est et dans l'Ouest du Canada et la difficulté à prévoir l'impact des perturbations à l'habitat sur les autres espèces de l'écosystème. Les résultats du modèle laissent présager que les perturbations associées aux changements climatiques et aux interventions anthropiques auront des effets négatifs sur la densité (et la survie) du caribou forestier dans la forêt boréale du Canada. / The woodland caribou is established in the boreal forest of Canada and the density of its populations has been declining for the last decades. Several factors can influence the abundance of caribou, such as primary productivity, the frequency of disturbances in the habitat, the amount of biomass available, and the movement of wolves following linear features. In this master's thesis, an overview of the evolution of predator-prey models is first presented. Then, a mathematical model with ordinary differential equations is built to represent the trophic interactions between caribou and other species present in Eastern and Western Canada, including moose, white-tailed deer, wolves, and black bears. Two multi-predator and multi-prey systems are built, in which interactions are modelled with hyperbolic functional responses (Holling's type II) and Bazykin's model equations. A comparative analysis is made between the eastern and western model by varying the parameters according to the previously listed factors. The model predicts a negative effect on caribou density with, independently, the addition of alternative prey to wolves, the increase in the biomass of deciduous vegetation, the increase in the search rate of wolves, and frequent disturbances to vegetation. It predicts a neutral effect on caribou density during an increase in the level of primary productivity. The analysis of this model shows the complexity of food webs in Eastern and Western Canada and the difficulty of predicting the consequences of habitat disturbances on the populations of established mammals. The results of this model portend that the perturbations associated with climate change and anthropogenic activity will have negative impacts on the density (and thus survival) of the woodland caribou in the boreal forest of Canada.

Globalement, on connait bien les objectifs et les effets théoriques de l'éclaircie commerciale. Cependant, peu de résultats expérimentaux sont disponibles au Québec pour confirmer que l'application d'un tel traitement permet d'atteindre les objectifs et de bien répondre aux attentes. Pour pallier à ce manque, nous avons étudié des peuplements traités il y a 7 à 10 ans et localisés dans des forêts résineuses du sud du Québec. Nous avons évalué la réaction des arbres et des peuplements par le biais de variables agissant sur leurs processus de croissance. Pour ce faire, nous sommes retournés dans des placettes échantillons permanentes établies dans les années 1980 et 2000 pour y caractériser la taille des cimes et l'environnement compétitif d'arbres éclaircis et non éclaircis en plus des mesures dendrométriques usuelles. Nous avons aussi prélevé des carottes dendrométriques qui ont permis de reconstituer la surface foliaire des arbres à partir de leur surface d'aubier au moment de la coupe. L'utilisation de modèles linéaires mixtes a permis de démontrer que les accroissements en surface terrière et en surface foliaire des arbres sont fortement liés à leur localisation par rapport au sentier de débardage le plus près. La compétition, quantifiée par un indice indépendant de la distance, a expliqué une proportion importante de la réaction des arbres. Par rapport aux peuplements témoins, l'éclaircie a augmenté la quantité de bois produite par unité de surface foliaire sans toutefois mener à un accroissement supérieur en volume marchand à l'hectare étant donné le plus faible nombre d'arbres. Ces résultats viennent donc éclairer notre compréhension des processus agissant sur la croissance des arbres après un traitement d'éclaircie commerciale. Ils pourront aider à déterminer l'aptitude de peuplements à l'éclaircie et servir à l'élaboration d'outils d'aide à la décision lors du choix des arbres à récolter.

Nous avons étudié la végétation de la région du mont Mégantic au moyen de la méthode phytosociologique de Zurich - Montpellier (Braun - Blanquet, 1951). La prospection sur le terrain s'est soldée par l'acquisition de 94 relevés de végétation, chacun complété par une étude pédologique et une étude dendrométrique. Ces informations nous ont permis de définir 13 associations, 10 sous-associations et 9 variantes. Il faut souligner la diversité de nos groupements en raison d'une physiographie particulière du mont Mégantic lui-même, dont l'altitude varie de 1 350 à 3 625 pieds. Une carte des dépôts de surface et une carte phytosociologique complètent notre travail.

With more than ¾ of the forest surface of Cameroon allocated to logging, the survival of many rainforest species will depend on the way in which timber production forests will be managed in this country for the next decades. Management decisions to be applied should be directed systematically towards a minimization of the negative impacts on the ecosystem as a whole, including on the animal populations living in these forests. This requires a detailed understanding of the response of wildlife to selective logging as it is currently practised in Central Africa. This thesis reports results of a longitudinal monitoring of abundances of nine mammal species in a forest concession over a four years period. From 2003 to 2006, four wildlife censuses have been conducted in the active core of FMU 10.030 allocated to the logging company PALLISCO. Our study area covers 176 sq-km and include several logging compartments and unlogged areas. The diversity of specific responses to the introduction of human activities into the habitat is at the scale of the biological diversity of the habitat itself. A particular attention was paid to two emblematic species of the Cameroonian forests, western lowland gorillas G.g. gorilla and the common chimpanzees Pan troglodytes. During this work, we studied 1) how logging at industrial scale affects the spatial distribution of nine mammal species, including great apes, in timber production forests of South-eastern Cameroon, and 2) the nature of pressures exerted on animal populations within an active forest concession (anthropic, ecological, ethologic, etc). Our first results indicate that the extraction of valuable timber species generates a spatial reorganization of gorillas and chimpanzees, inducing local modifications of population densities. This spatial reorganization seems to be mainly due to human activities per se rather than to modifications of the habitat structure or changes in the availability of fruits for these species. Compared with other mammals, great apes are at the two extreme opposites of a gradient of sensitivity to the habitat disturbances created by logging. Gorillas, as well as other "generalist" species like duikers, seem to thrive in logged forests, probably attracted in these areas by the secondarisation of the vegetation. Their densities decrease temporarily in logging compartments during logging operations but these species recover quickly, suggesting a repulsive effect of the human presence in the forest rather than a major alteration of the habitat quality for them. Rather "specialist" species seem to react by increasing the size of their foraging area. These are the sitatungas Tragelpahus spekei and bushpigs Potamochoerus porcus, two typical species of swamp forest with Raffia spp. and semi-inundated forests. These particular biotopes in the heart of the production forests seem to be playing the role of refuge zone for these species. Finally, two species were identified as being explicitly vulnerable to logging activities: the chimpanzees and forest elephants Loxodonta africana cyclotis. Their abundances did not recover to original values during the period of study indicating that they still undergo some kind of ecological and/or anthropic pressures after the end of logging operations that is strongly adverse to them. In order to contrast the ecological and/or anthropic factors ruling gorillas' and chimpanzees' spatial distribution in the habitat, we have used a spatial modelling technique called “Ecological Niche Factor Analysis - ENFA". ENFA-generated models for these two species mainly retained anthropic variables to explain great apes local repartition in the study area. For gorillas, it was mainly explained by the local pattern of logging compartments and the time that passed since the end of logging operations. Globally, this species avoids the areas of forests showing a high rate of human frequentation and is attracted to old logged areas. As for the chimpanzees, their spatial distribution is influenced mainly by the presence of roads which are largely avoided. The periphery of logged compartment seems to be a zone of convergence for chimpanzee communities that have probably been driven out from logging compartments during operations, but these movements of populations would be limited to short distances. The vulnerability of the chimpanzees is consequently explained by the absence of demographic mechanisms enabling them to avoid the disturbed zones while reducing the territorial conflicts. The general trend in great ape abundances in an active logging concession confirms that even closely related species can show divergent capacities of survival when confronted to human disturbances. Our work highlights that chimpanzee communities demonstrate some spatial inertia, contrarily to gorillas which easily manage to avoid human activities. This inertia would be probably at the origin of its sensitivity to current forestry practices. Our results confirm White & Tutin (2001)'s socio-ecological explanation for the vulnerability of chimpanzees to logging in forests of Central Africa. Knowing this, it is imperative to set up concrete conservation actions aiming at maintaining the chimpanzee populations of in Cameroonian timber production forests. Practically, selective logging would easily be compatible with the preservation of the majority of rainforests mammals if concrete measures aiming at decreasing the negative impacts of logging were effectively applied. As a general rule, the proximity between logged areas and some zones that can serve as refuge seems to be a determining factor of the persistence of rainforests mammals in logged forests. A line of thought would be thus to ensure safe shifts of populations towards these zones in order to guarantee the avoidance of disturbances and, later, the recovery of densities in logged forests. In this sense, our main recommendation consists in promoting a delimitation of logging compartments into narrow strips so as to reduce the distance to be walked by an animal to geographically avoid human disturbances. Additionally, it is necessary to set up well-designed biomonitoring programmes to follow up trends in wildlife abundances and promote a flexible management that can be adapted according to the evidence of detrimental events to wildlife. / Avec plus de ¾ de la surface forestière du Cameroun allouée à l'exploitation forestière, la survie de nombreuses espèces de mammifères dépendra de la façon dont seront gérés les massifs de forêt de production de ce pays dans les décennies à venir. Les mesures de gestion à appliquer devraient être orientées systématiquement vers une minimisation des impacts négatifs sur l'écosystème dans son ensemble, y compris sur les populations animales résidant dans ces forêts. Ceci nécessite une compréhension détaillée de la réponse de la grande et moyenne faune à l'exploitation forestière sélective telle qu'elle est effectivement pratiquée en Afrique Centrale. Cette thèse de doctorat rapporte les résultats d'un suivi longitudinal, sur une période de quatre ans, des abondances de neuf espèces de mammifères au sein d'une concession forestière du Sud-est Cameroun. Au total, quatre recensements de la faune ont été réalisés entre 2003 et 2006 dans la partie active de l'UFA 10.030 allouée à la société PALLISCO. La zone étudiée couvre 176 km2 et englobe plusieurs parcelles annuelles d'abattage ainsi que des compartiments non exploités. La diversité des réponses spécifiques vis-à-vis de l'introduction d'activités humaines dans l'habitat est à l'échelle de la diversité biologique de l'habitat lui-même. Une attention particulière a été portée sur deux espèces emblématiques des forêts camerounaises, les gorilles des plaines occidentales G.g. gorilla et les chimpanzés communs Pan t. troglodytes. Durant ce travail, nous avons étudié 1) comment l'exploitation forestière à l'échelle industrielle affecte la distribution spatiale de neuf espèces de mammifères, dont les grands singes, dans les massifs de forêt de production du Sud-est Cameroun, et 2) de quelle nature sont les pressions exercées sur les populations animales au sein d'une concession forestière active (anthropique, écologique, éthologique, etc.). Nos premiers résultats indiquent que l'extraction d'essences précieuses dans les forêts camerounaises génère notamment une réorganisation de la distribution spatiale des gorilles et des chimpanzés, induisant des modifications locales de densité de population. Cette réorganisation spatiale semble être due aux activités humaines elles-mêmes plutôt qu'aux modifications de la structure de l'habitat ou à une diminution de la disponibilité de certaines ressources alimentaires importantes pour ces espèces. Comparés à d'autres mammifères, les grands singes se placent aux deux extrêmes d'un gradient de sensibilité aux perturbations de l'habitat causés par l'exploitation forestière. Les gorilles, ainsi que d'autres espèces "généralistes" comme les céphalophes, semblent prospérer dans les forêts exploitées, probablement attirés dans ces zones par la secondarisation de la végétation. Leurs densités diminuent ponctuellement dans les parcelles d'abattage pendant les opérations d'extraction, mais retrouvent très vite leur niveau initial. Ceci suggère un effet répulsif de la présence humaine sur ces espèces plutôt qu'une altération majeure de la qualité de l'habitat pour ces dernières. D'autres espèces plus "spécialistes" semblent réagir en augmentant la taille de leurs aires de fourragement. Il s'agit des sitatungas Tragelpahus spekei et des potamochères Potamochoerus porcus, deux espèces appréciant les biotopes humides (marécages à Raphia spp., des zones de forêt inondées, etc.). Ces biotopes particuliers, non-affectés par l'exploitation forestière, au coeur des forêts de production semblent servir de refuge pour ces espèces. Enfin, deux espèces ont été identifiées comme étant explicitement très vulnérables aux activités d'exploitation: les chimpanzés et les éléphants des forêts Loxodonta africana cyclotis. Leurs abondances n'ont pas recouvré les valeurs originelles durant la période d'étude, indiquant que ces espèces subissent encore des pressions écologiques et/ou anthropiques jusqu'à quatre ans après la fin des activités d'exploitation forestière. Afin de contraster les facteurs écologiques et/ou anthropiques régissant la distribution spatiale des gorilles et des chimpanzés, nous avons fait usage d'une technique de modélisation spatiale appelée "Ecological Niche Factor Analysis – ENFA". Les modèles ENFA pour ces deux espèces ont principalement retenu les variables anthropiques pour expliquer la distribution spatiale des grands singes dans l'aire d'étude. Il a ainsi été démontré que la répartition des gorilles était en grande partie expliquée par l'agencement local des AACs et le temps qui s'est écoulé depuis la fin des opérations d'extraction dans celles-ci. De manière générale, cette espèce évite les zones présentant un haut taux de fréquentation humaine et préfère les forêts exploitées quelques années auparavant. Quant aux chimpanzés, leur distribution spatiale est principalement expliquée par la présence de routes et pistes forestières qui sont amplement évitées. La périphérie des zones exploitées semble être une zone de convergence pour les chimpanzés qui y seraient vraisemblablement refoulés lors des perturbations, mais ces mouvements seraient limités à de courtes distances. La vulnérabilité des chimpanzés s'expliquerait dès lors par l'absence de mécanismes démographiques leur permettant d'éviter les zones affectées tout en réduisant les conflits territoriaux résultant d'une réorganisation spatiale. La tendance globale des variations d'abondance des grands singes au sein d'une concession forestière en cours d'exploitation confirme que même des espèces très proches phylogénétiquement peuvent faire preuve de capacités différentes de survie face aux perturbations anthropiques. Il ressort de nos observations que les communautés de chimpanzés font preuve d'une certaine inertie spatiale, contrairement aux gorilles qui parviennent à éviter les activités humaines. Cette inertie serait probablement à l'origine de sa vulnérabilité face aux pratiques forestières actuelles. Nos résultats viennent confirmer l'hypothèse socio-écologique émise par White & Tutin (2001). Face à ce malheureux constat, il est impératif de mettre en place des mesures concrètes de gestion visant à maintenir les populations de chimpanzés dans les forêts de production camerounaises. Pratiquement, l'exploitation sélective serait compatible avec la conservation de la plupart des mammifères si certaines mesures de gestion visant à diminuer les impacts négatifs étaient rapidement mises en application. La proximité entre les zones exploitées et les zones pouvant servir de refuge semble être un facteur déterminant de la survie de nombreuses espèces de mammifères dans les forêts de production du Cameroun. Une ligne de réflexion serait donc d'assurer les mouvements de populations vers ces zones-refuge sans heurts afin de garantir l'émigration des populations animales en dehors des zones affectées et la recolonisation ultérieure des forêts exploitées. En ce sens, notre principale recommandation consiste à promouvoir un découpage en assiettes de coupe en bandes relativement étroites (<2,5 km) de façon à réduire la distance à parcourir pour éviter géographiquement les perturbations anthropiques. De même, il serait nécessaire de mettre en place des programmes de suivi régulier des abondances faunistiques afin de permettre une gestion adaptative qui s'ajusterait au vu d'événements critiques pour la faune.

Les bonobos (Pan paniscus) sont menacés d’extinction. Ils sont les plus grands primates et les seuls grands singes de la rive sud du bassin du Congo. Ils sont nos plus proches parents avec les chimpanzés et sont étudiés dans l’urgence par les anthropologues pour comprendre nos origines Hominidé. Mais qu’en est-il de leur rôle fonctionnel dans la forêt ? Leur disparition aurait-elle des conséquences graves sur l’écologie forestière ? Telles sont les questions de ce projet inédit, dont les réponses sont apportées par plusieurs années d’observations d’un groupe en liberté habitué au site de recherche LuiKotale (RD Congo). Dans cette forêt tropicale humide, la très grande majorité des plantes a besoin des animaux pour se reproduire et disperser leurs graines. Les bonobos sont les plus grands frugivores après les éléphants. Au cours de sa vie, chaque bonobo ingèrera et dispersera 9 tonnes de graines, de plus de 91 espèces de lianes, herbes, arbres et arbustes. Ces graines voyageront 24 heures dans le tube digestif des bonobos, qui les transporteront sur plusieurs kilomètres (≈1.3km; max : 4.5 km), loin de leur plante mère, où ils seront déposées intactes dans leurs fèces. Ces graines dispersées restent viables, germent mieux et plus rapidement que les graines non passées par le tube digestif d’un bonobo. La diplochorie, impliquant les bousiers (Scarabaeidae), favorise leur survie post dispersion. Certaines plantes comme les Dialium pourraient même être dépendants du bonobo pour activer la germination de leurs graines en dormance tégumentaire. Les premiers paramètres de l’efficacité des bonobos comme disperseurs de graines sont présents. Leurs comportements pourraient affecter la structure des populations végétales. La majorité de ces plantes zoochores ne peuvent recruter sans dispersion et la structure spatiale homogène des arbres laisse penser à un lien direct avec leur agent de dispersion. Peu d’espèces remplaceraient les bonobos en terme de leur rôle fonctionnel, tout comme les bonobos ne remplacent pas les éléphants. Il y a peu de redondance fonctionnelle entre les mammifères frugivores très différents du Congo, qui doivent faire face aux pressions de chasse des hommes et disparaissent localement. La défaunation des forêts, résultant dans le syndrome des forêts vides, est un problème grave de biologie de la conservation illustré ici. La disparition des bonobos qui dispersent les graines de 65% des arbres de leur forêt, ou encore 11.6 millions de graines au cours de la vie d’un bonobo, est liée à la conservation des forêts tropicales humides du Congo / Bonobos (Pan paniscus) are threatened with extinction. They are the largest primates, and the only apes (except human), of the southern bank of the Congo Basin. Along with chimpanzees, they are our closest living relatives and are studied by anthropologists to include/understand our hominid origins; but what about their functional role in the forest? Would their disappearance have serious consequences for forest ecology? Answering this question is the aim of this new project, with several years of observations of a free-ranging habituated group of bonobos on the LuiKotale research station (DR Congo). In this tropical rainforest, the very great majority of plants need animals to reproduce and disperse their seeds. Bonobos are the largest frugivorous animals in this region, after elephants. During its life, each bonobo will ingest and disperse nine tons of seeds, from more than 91 species of lianas, grass, trees and shrubs. These seeds will travel 24 hours in the bonobo digestive tract, which will transfer them over several kilometers (mean 1.3 km; max: 4.5 km), far from their parents, where they will be deposited intact in their feces. These dispersed seeds remain viable, germinate better and more quickly than unpassed seeds. For those seeds, diplochory with dung-beetles (Scarabaeidae) imrpoves post-dispersal survival. Certain plants such as Dialium may even be dependent on bonobos to activate the germination of their seeds, characterized by tegumentary dormancy. The first parameters of the effectiveness of seed dispersal by bonobos are present. Behavior of the bonobo could affect the population structure of plants whose seeds they disperse. The majority of these zoochorous plants cannot recruit without dispersal and the homogeneous spatial structure of the trees suggests a direct link with their dispersal agent. Few species could replace bonobos in terms of seed dispersal services, just as bonobos could not replace elephants. There is little functional redundancy between frugivorous mammals of the Congo, which face severe human hunting pressures and local exctinction. The defaunation of the forests, leading to the empty forest syndrome, is critical in conservation biology, as will be illustrated here. The disappearance of the bonobos, which disperse seeds of 65% of the tree species in these forests, or 11.6 million individual seeds during the life of each bonobo, will have consequences for the conservation of the Congo rainforest