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.

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.

La mise en place d’un aménagement forestier écosystémique passe par une meilleure connaissance des régimes de perturbations naturelles. En forêt boréale canadienne, le feu est la perturbation naturelle la plus été étudiée. Cependant, dans les régions où le cycle de feu est long, d’autres perturbations, comme le chablis, sont importantes. La description du régime de chablis dans la forêt boréale de l’est du Québec a été effectuée en tenant compte de ses caractéristiques intrinsèques, temporelles et spatiales, ainsi que ses conséquences sur l’écosystème forestier. D’abord, les caractéristiques de station et géoclimatiques influençant la susceptibilité d’un peuplement au chablis à l’échelle du paysage ont été étudiées. La base de données SIFORT a été utilisée, permettant une profondeur temporelle d’environ 30 ans. Deuxièmement, les caractéristiques spatiales du chablis et des coupes ont été analysées à l’échelle du paysage et de la perturbation, dans trois zones de la pessière de 5000 ha. Finalement, à l’échelle du peuplement, les principaux attributs clés présents en pessière suite au chablis ont été recensés et comparés à ceux retrouvés après coupe de récupération. Ces trois approches complémentaires ont permis de dresser un portrait du chablis en forêt boréale irrégulière. Les variables ayant le meilleur pouvoir prédictif de la susceptibilité au chablis sont le topex, l’épaisseur du dépôt et la pente. Les chablis sont surtout partiels et couvrent 0.23% du territoire annuellement. Les chablis partiels présentent une variété de tailles plus importante que les chablis totaux, qui eux, sont plus petits. Les chablis partiels possèdent, en moyenne, plus de 60% de leur superficie couverte par des arbres vivants. Les coupes de récupération modifient les attributs post-chablis. La quantité de bois mort est réduite et les stades de dégradation ne sont pas tous représentés. Les lits de germination et la présence de bryophytes sont aussi affectés par les opérations de récolte. Dans un contexte d’aménagement écosystémique, ces résultats démontrent l’importance de la mise en place de traitements sylvicoles inéquiennes afin de mieux reproduire les caractéristiques après chablis. De plus, il en découle des recommandations de saines pratiques d’aménagement pour que les coupes de récupération assurent le maintien d’attributs clés. / The implementation of ecosystem management involves a better understanding of natural disturbance regimes. In the boreal forest of Canada, fire is the most studied natural disturbance. However, in areas where the fire cycle is long, other natural disturbances, such as windthrow, are important. Thus, the description of windthrow regime of the eastern boreal forest of Quebec was performed considering its intrinsic, temporal and spatial characteristics, and also its consequences on the forest ecosystem. Firstly, site and stand characteristics affecting windthrow susceptibility were studied. The SIFORT database was used, allowing a 30 year temporal coverage. Secondly, windthrows and cutblocks spatial characteristics were analysed at landscape and polygons (or disturbance) levels, in three areas of 5 000 ha. Finally, at the stand level, the main key attributes or biological legacies in the black-spruce forest after windthrow episodes were measured and compared to salvaged windthrows. These three complementary approaches provided a global picture of the windthrow regime in the irregular boreal forest. Results showed that the variables having the best predictive capacity of a stand susceptibility to windthrow are topex, surface deposit thickness and slope. Windthrows, mainly partial, annually affects 0.23% of the study area with a return interval of approximately 450 years at a given location. At the landscape level, partial windthrows have a higher variability in their size than total windthrows, which are smaller. Partial windthrow polygons have a mean of 60% of their area in residual living trees, and total windthrow polygons have 15% of their cover in residual trees. Salvage logging changes many post-windthrow key stand structure, microsite and vegetation attributes. Salvage logging causes a reduction in the quantity of downed coarse woody debris and snags and all the decay classes are not present in salvaged windthrows. Furthermore, forest floor heterogeneity and bryophytes cover are affected by salvage logging operations. These results highlight the importance of uneven-age silvicultural treatments in the irregular boreal forest. Furthermore, salvage logging operations should be designed to ensure the maintenance of key attribute.

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.

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.

Cette thèse a pour objet i) l'étude de la phase initiale de colonisation des débris ligneux d'épinettes noires (Picea mariana [Mill] B.S.P.) produits par le feu, par les coléoptères saproxyliques ainsi que l'étude ii) des facteurs régulant les taux de décomposition de ces débris ligneux dans le nord de la forêt boréale du Québec. Cette étude est la seule à ce jour traitant à la fois de la décomposition du bois et de la colonisation saproxylique dans un contexte postfeu. Entre autres, elle a mis à profit un dispositif d'échantillonnage entomologique installé très tôt après feu (7 jours). Ce dispositif ainsi que celui utilisé pour caractériser la décomposition de la matière ligneuse se sont étendus sur un large territoire ce qui a permis de couvrir l'essentiel de la variabilité des conditions postfeu ainsi que de considérer de multiples échelles spatiales. L'étude a ainsi mis en lumière l'importance de la sévérité du feu dans la structuration des patrons de colonisation. De plus, le patron de colonisation laisse présager que les capacités de dispersion des coléoptères saproxyliques colonisant les brulis récents sont très importantes. En plus d'influencer fortement le patron de colonisation des coléoptères saproxyliques, la sévérité du feu affecte aussi le processus de décomposition de la matière ligneuse. Les caractéristiques de l'habitat brûlé ont influencé le patron de colonisation de façon très importante. Les attributs de l'habitat brûlé, plus particulièrement, la sévérité du feu, ont influencé ce patron à de multiples échelles spatiales et ce, à la fois pour les adultes colonisateurs et les néonates. De façon générale, les prédateurs et les xylophages adultes étaient plus abondants dans les paysages et les peuplements sévèrement brûlés alors que la sévérité du feu avait un impact opposé sur les mycophages. L'importance de la sévérité du feu devrait être une conséquence directe de l'impact de cette variable sur les propriétés nutritionnelles du substrat ligneux. En ce sens, une plus forte abondance des adultes xylophages dans les peuplements sévèrement brûlés est contre-intuitive. En effet, les néonates xylophages étaient plus abondantes dans les arbres faiblement brûlés, ces derniers favorisant la survie larvaire en maintenant un taux d'humidité subcorticale suffisant. Un tel comportement postfeu suggère une stratégie de colonisation non-optimale chez plusieurs espèces xylophages. Ce comportement pourrait être le résultat d'une pression évolutive qui aurait amené ces espèces à détecter et utiliser un substrat à l'apport beaucoup plus stable, en l'occurrence celui produit par sénescence naturelle en forêt verte, plutôt que celui résultant d'une perturbation survenant à des intervalles hautement variables dans le temps et l'espace. Se dirigeant vers le substrat brûlé en utilisant les mêmes volatiles que ceux émis par les arbres récemment morts en forêt non-brûlée, les adultes colonisateurs auraient majoritairement convergé vers les paysages contenant davantage de ces volatiles, soit ceux sévèrement brûlés. Malgré la non-optimalité de cette stratégie, l'utilisation des brulis demeurent une opportunité reproductive (plutôt que la panacée) pour les espèces xylophages considérant la très grande quantité de substrats qu'on y retrouve. D'autre part, le processus de dispersion vers les habitats où la quantité de volatiles est élevée implique la prise en compte de caractéristiques environnementales à grandes échelles spatiales. Néanmoins, les caractéristiques de l'habitat brûlé mesurées à des échelles plus fines sont demeurées importantes afin de structurer le patron de colonisation. L'émigration des individus depuis des habitats-sources éloignés vers le substrat de reproduction ou d'alimentation a été la conséquence directe de ce patron spatial multi-échelles. Par ailleurs, l'éloignement des sources de colonisation n'aurait eu que très peu d'impact sur la capacité des coléoptères saproxyliques adultes à atteindre l'habitat à coloniser. Seule l'abondance de quelques espèces majoritairement mycophages diminuait en fonction de la distance aux feux récents. L'absence d'effets négatifs de l'éloignement des sources de colonisation pourrait être conséquente aux très fortes capacités de dispersion présumées des espèces colonisatrices initiales. En plus d'influencer la colonisation saproxylique, la sévérité du feu a eu un impact considérable sur les taux de décomposition de la matière ligneuse. De façon générale, ces taux étaient relativement bas (k = 0,013) lorsque comparés à ceux observés sur des taxons similaires et à l'intérieur d'écorégions comparables. La sévérité du feu a négativement influencé les taux de décomposition notamment en accélérant la perte d'humidité et la chute de l'écorce et en ralentissant la fragmentation des chicots. Les faibles taux de décomposition chez les arbres sévèrement brûlés pourraient aussi être conséquents à une action comminutive réduite des espèces xylophages. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Feu de forêt, coléoptères saproxyliques, taux de décomposition, débris ligneux, Picea mariana, dispersion, patrons spatiaux, forêt boréale

La structure des communautés de lichens épiphytes de la forêt boréale demeure peu décrite, particulièrement dans les forêts d'épinette noire de l'est de l'Amérique du Nord. Il est important de mieux décrire ces communautés et de mieux comprendre les facteurs qui déterminent l'abondance des différentes espèces ou groupes d'espèces de lichens épiphytes. Ces connaissances seront utiles pour formuler des recommandations d'aménagement, dans l'optique où il est de plus en plus reconnu que les pratiques d'aménagement forestier ne doivent pas mettre en péril le maintien de la biodiversité et des processus écosystémiques. Le premier chapitre contient une évaluation de l'influence du temps depuis le dernier feu, de la structure du peuplement, de la taille et de l'âge des arbres ainsi que la hauteur des branches sur la biomasse de lichens épiphytes dans la forêt boréale de l'Ouest du Québec. Nous avons échantillonné 12 sites appartenant à quatre stades de développement (de 50 à >200 ans). Nous avons estimé la biomasse de trois groupes de lichens épiphytes (Bryoria, Evernia et Usnea) sur 12 arbres dans chaque site. Nos résultats ont montré que la biomasse de Bryoria et d'Usnea était plus élevée dans les stades intermédiaires de développement (entre 101 et 200 ans) comparativement aux plus jeunes (50-100 ans) et plus vieux stades (>200 ans). La biomasse des trois groupes était supérieure sur les arbres de plus gros diamètres (>16 cm) comparativement aux plus petits arbres (<16 cm). Ces résultats indiquent que la protection des peuplements après feu âgés de 101 à 200 ans devrait être priorisée afin de maintenir le rôle fonctionnel des lichens épiphytes dans les paysages aménagés. Le second chapitre vise à comparer les communautés de lichens épiphytes dans différents types de forêts résiduelles laissées après coupe et de comparer les effets de lisière entre des forêts résiduelles linéaires étroites et de plus grandes forêts. Nous avons comparé la biomasse totale de différents groupes de lichens épiphytes (Bryoria spp., Usnea spp., and Evernia mesomorpha) dans quatre différents types de forêts : séparateurs de coupe linéaires, bandes riveraines, grands blocs de forêts résiduelles et forêts d'intérieur. Nous avons aussi examiné si les effets de lisières sur la biomasse lichénique étaient présents dans deux types de forêts résiduelles parmi les quatre, soit les séparateurs linéaires et les grands blocs de forêts résiduelles. Les résultats indiquent que la biomasse de Bryoria était plus élevée dans les grands blocs résiduels et dans les forêts d'intérieur par rapport aux bandes riveraines et aux séparateurs de coupe, et que la biomasse d'Evernia était plus élevée dans les bandes riveraines que dans les autres types de forêts. La biomasse d'Usnea ne variait pas selon les types de forêts. Le long des transects localisés perpendiculairement à la lisière dans les deux types de forêts résiduelles linéaires, la biomasse de Bryoria à 0 et 15 m à l'intérieur de la lisière était significativement plus basse qu'à 30 m. La biomasse d'Evernia et d'Usnea était significativement plus basse à la lisière de la coupe totale (0 rn) comparativement aux parcelles localisées à l'intérieur (30 rn). Nos résultats suggèrent que dans un paysage où seuls des séparateurs de coupe et des bandes riveraines seraient laissés en guise de forêts résiduelles, les communautés de lichens épiphytes typiques des forêts d'intérieur pourraient ne pas se maintenir, particulièrement les biomasses élevées de Bryoria observées dans les forêts d'intérieur. Le troisième chapitre porte sur la colonisation des jeunes peuplements par les lichens épiphytes, un phénomène important pour le maintien de populations viables dans les paysages forestiers affectés périodiquement par les perturbations sévères. Nous avons examiné la colonisation de différentes espèces relativement communes de lichens foliacés et fruticuleux épiphytes dans des peuplements d'épinette noire en régénération dans la forêt boréale de l'ouest du Québec. Le nombre de thalles ainsi que l'abondance des espèces ont été mesurés sur des branches prélevées sur des jeunes arbres localisés dans des coupes totales, à différentes distances de forêts matures adjacentes (de 5 m à 100 m). Nous avons échantillonné des peuplements régénérés de deux façons, soit des peuplements issus d'une régénération naturelle qui s'est établie en sous-étage avant la coupe totale, et des peuplements régénérés par plantation suite à la coupe. Les lichens ont aussi été inventoriés dans deux classes d'âge de coupes, soit des coupes âgées de 12 à 18 ans et des coupes âgées de 6 à 12 ans. Les résultats indiquent que pour les jeunes coupes, le nombre de thalles et l'abondance par branche étaient supérieurs dans les peuplements issus de régénération naturelle pour la plupart des espèces de lichens épiphytes, alors que cette différence entre les deux types de régénération s'estompait dans les peuplements plus âgés. La distance par rapport au peuplement adjacent exerçait peu d'influence sur l'abondance des thalles pour la plupart des espèces, sauf pour celles qui se dispersent principalement par fragments de thalles, et particulièrement Bryoria spp., pour lesquelles le nombre de thalles était significativement plus élevé à 5 m qu'à 100 m. Ces résultats suggèrent donc que la plupart des espèces de lichens parviennent à coloniser les microsites présents dans les peuplements en régénération, peu importe l'origine de cette régénération. Dans le quatrième chapitre, nous examinons les taux de croissance de deux espèces de lichens épiphytes, Bryoria nadvornikiana et Evernia mesomorpha, en fonction de différents gradients d'ouverture du couvert. Les taux de croissance ont été évalués à partir de transplants installés dans deux types de peuplements, soit de vieux peuplements vierges et des vieux peuplements récemment traités par coupe partielle. Les accroissements ont été mesurés sur une période de deux ans, et plusieurs variables environnementales ont été mesurées directement sur les sites pour faciliter l'interprétation des résultats. Les résultats indiquent que malgré une variation importante dans les taux de croissance chez les deux espèces de lichens dans les différents types de peuplements, la création d'ouvertures dans le couvert dominant suite à des coupes partielles a un effet significatif et affecte négativement la croissance des deux espèces. La réponse négative est proportionnelle au degré d'ouverture dans le couvert dominant et B. nadvornikiana, une espèce généralement davantage associée aux couverts forestiers fermés, est significativement plus affectée qu'E. mesomorpha, une espèce plutôt associée aux couverts forestiers plus ouverts. Dans la discussion, nous soulignons que cette réponse négative contraste avec ce qui est généralement rapporté dans la littérature en ce qui concerne l'effet de la création d'ouvertures sur la croissance des lichens épiphytes. En fonction de l'analyse des différents paramètres environnementaux mesurés, nous suggérons que la réduction de la durée d'hydratation dans les coupes partielles, le risque accru de la fragmentation des thalles dans les coupes partielles, le climat relativement sec qui prévaut dans cette région, ainsi qu'une année particulièrement sèche lors de la deuxième année de l'étude peuvent expliquer ces résultats. Les résultats ne remettent pas en cause le fait que les coupes partielles peuvent contribuer au maintien des populations de lichens épiphytes au niveau du paysage, surtout lorsque l'on compare cette pratique aux coupes totales qui prévalent généralement dans cette région. Ils suggèrent néanmoins que, dans notre région, les peuplements récemment traités par coupe partielle offrent des conditions de croissance inférieures à celles que l'on retrouve dans les peuplements non coupés. Dans l'ensemble, cette thèse a permis de faire avancer significativement les connaissances sur les mécanismes déterminant la structure et la composition des communautés de lichens épiphytes en forêt boréale, en particulier en ce qui concerne la dispersion et la croissance de différentes espèces en fonction de différentes variables environnementales. Nous avons montré que la biomasse en lichens varie en fonction de la qualité et de la quantité de substrats disponibles pour la colonisation, tant à l'échelle de la branche, de l'arbre, du peuplement et du paysage. La qualité et la quantité de substrats pour les lichens sont intimement liées au temps écoulé depuis la dernière perturbation. La structure du couvert forestier influence fortement les conditions environnementales prévalant dans les forêts et ces conditions amont une influence importante sur les populations de lichens épiphytes. Les forêts d'intérieur semblent les plus propices au maintien de populations qui pourront servir de foyers pour la recolonisation des superficies perturbées récemment. Le maintien d'une proportion significative de parcelles de forêts matures (100 à 200 ans) présentant des conditions de forêt d'intérieur apparaît donc comme une mesure de précaution intéressante à adopter dans un contexte d'aménagement forestier. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : lichens alectorioides, effets de lisière, coupes partielles, croissance, dispersion, colonisation.