Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / L’objectif de comprendre la dynamique forestière des peuplements de la pessière à mousses au nord du lac Saint-Jean (Québec). L’intervalle des feux moyen a été mesuré dans des stations représentatives d’une chronoséquence forestière à l’aide de la datation 14C de charbons de bois des sols forestiers. La structure, la date d’établissement des peuplements et la composition botanique des charbons montrent que les forêts étudiées évoluent sous une dynamique de récurrence. Les espèces bien adaptées au feu colonisent les régions ou les feux sont fréquents, tandis que les espèces peu adaptées au feu sont confinées aux stations où les feux sont rares. L’analyse des datations et de la composition des charbons de bois à l’échelle régionale indique que les feux sont présents dans la région depuis au moins 8000 ans et que le régime des feux et la composition des peuplements est demeurée stable au cours des 5000 dernières années.

L'augmentation de la densité d'une population amplifie la compétition pour les ressources, ce qui amène généralement des processus dépendants de la densité qui influencent la dynamique d'une population. Bien que les effets dépendants de la densité soient documentés chez plusieurs grands herbivores, l'importance relative des effets dépendants et indépendants de la densité est peu connue dans les populations d'ongulés relativement isolées, comme les espèces alpines qui vivent généralement en petits groupes. J'ai évalué l'influence relative de la densité, des conditions environnementales et des épisodes de pneumonie et de spécialisation d'un prédateur sur le taux d'accroissement des populations, le taux de reproduction, la proportion de femelles primipares, ainsi que la survie des femelles adultes et des jeunes de l'année de trois populations d'ongulés alpins. Les suivis à long-terme se sont déroulés sur deux populations de mouflons d'Amérique (Ovis canadensis) et une population de chèvres de montagne (Oreamnos americanus) où les individus étaient marqués annuellement depuis 30 à 47 ans. Les facteurs indépendants de la densité avaient la plus forte influence sur le taux d'accroissement des populations, en particulier les épisodes de pneumonie et de spécialisation du cougar (Puma concolor) qui diminuaient le taux d'accroissement de 22,2% et 16,6%, respectivement. Alors que la pneumonie a diminué les taux de survie et que la prédation a influencé négativement tous les paramètres démographiques étudiés, les effets dépendants de la densité ont eu un impact négatif seulement sur la survie juvénile. Mes analyses démontrent que les populations d'ongulés relativement isolées, contrairement aux autres populations, sont plus sensibles aux événements stochastiques qu'aux effets dépendants de la densité. Comme plusieurs de ces populations se retrouvent de plus en plus fragmentées, ces résultats soulignent l'importance de considérer les événements stochastiques qui peuvent jouer un rôle important sur le risque d'extinction de ces populations. / Increases in population density can amplify competition for resources, which generally leads to density-dependent processes regulating population dynamics. Density dependence is documented in multiple large herbivores, but the relative influence of density-dependent and independent effects has been questioned in isolated ungulate populations, such as in mountain species that are generally found in small groups. I evaluated the relative influence of population density, environmental conditions, pneumonia outbreaks, and occurrence of specialist predators on population growth rate, female reproductive rate, proportion of primiparous females, and survival of adult females and young of the year in three mountain ungulate populations. Long-term monitoring was conducted on two bighorn sheep (Ovis canadensis) populations and one mountain goat (Oreamnos americanus) population, following marked animals annually for 30 to 47 years in each population. Long-term studies are useful for understanding large herbivore dynamics, but they are rarely replicated. My study is therefore a major asset for disentangling the relative influence of density-dependent and independent effects on the dynamics of isolated populations. Globally, density-independent factors had the greatest influence on population growth rate, with stochastic pneumonia and cougar (Puma concolor) predation episodes decreasing population growth rate by 22.2% and 16.6%, respectively. While pneumonia outbreaks reduced adult female and juvenile survival rates and predation episodes decreased all demographic rates, population density only decreased juvenile survival. A four-fold increase in density decreased juvenile summer survival by 8.3% and winter survival by 15.0%. My analysis of three mountain ungulate populations reveals how isolated populations, in contrast with well-connected and larger populations, are more sensitive to stochastic events than to density dependence. As many populations of mountain ungulates are declining worldwide and are increasingly isolated, these results highlight the necessity of considering stochastic events because they can greatly increase the risk of extinction of these populations.

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Un thème actuel en écologie est de comprendre la contribution de la biodiversité au fonctionnement des écosystèmes, notamment comment la variation inter- et intra-spécifique des traits affecte les interactions trophiques, l’organisation trophique des communautés, et l’architecture des réseaux trophiques. Historiquement, la morphologie a été considérée comme un déterminant majeur de l’écologie des organismes et, dans une perspective fonctionnelle, est supposée influencer les relations trophiques et les autres fonctions écologiques des espèces. Cette thèse visait à étudier l’organisation trophique d’une communauté de poissons marins et sa relation avec la variation intra- et inter-spécifique des traits morphologiques et fonctionnels. Le réseau trophique associé dévoile une structure en méta-communauté comprenant deux sous-réseaux le long du gradient côte-large. La largeur de la niche trophique spécifique croit avec la variation de la niche trophique individuelle, un patron en partie lié à l’identité fonctionnelle des espèces et au sexe, à la taille et à l’habitat des individus. La morphologie des espèces, non leur phylogénie, se révèle un indicateur parfait de leur identité fonctionnelle. Enfin, la morphologie parait être la principale source de variabilité des relations trophiques individuelles dans l’assemblage mais une large part de variation inexpliquée suggère l’omission de facteurs cruciaux, dont le comportement. Ces résultats permettent de mieux comprendre le rôle de la diversité morphologique et fonctionnelle sur la structure des réseaux trophiques marins et pourraient aider à prédire leurs dynamiques spatio-temporelles ainsi que leurs réponses aux perturbations. / A current issue in ecology is to understand the contribution of biodiversity to ecosystem functioning and notably to comprehend how inter- and intra-specific trait variation affects trophic interactions between individuals and species, the trophic organization of communities and trophic network architecture. Particularly, morphology has historically been considered as a main determinant of organisms’ ecology, which led to the field of ecomorphology, and, from a functional perspective, is expected to influence trophic relationships and other ecological functions performed by species. This thesis aimed at studying the trophic organization of a marine fish community and its dependency on morphological and functional trait variation between and within species. The associated trophic network revealed a meta-community structure, including two sub-networks along a coastal-offshore gradient. Species trophic niche breadth and individual trophic niche variation increased together, a pattern relying partly on species functional identity and the sex, body size and habitat of individuals. Contrary to phylogeny, species morphology was a relevant proxy for functional identity. Finally, morphology seemed the main source of variability in individual trophic relationships within the assemblage, but a large part of diet variation remained unexplained suggesting that critical factors had been neglected, notably behaviour. These results allow understanding better the role of morphological and functional diversity in the structure of marine trophic networks and may help to predict their spatio-temporal dynamics and their responses to perturbations.

Le caribou migrateur (Rangifer tarandus caribou) est une espèce clé sur le plan socio-économique et culturel pour les communautés nordiques du Québec, et ses populations connaissent un fort déclin. En raison des larges échelles auxquelles les données d'habitat sont habituellement disponibles, il y a un manque d'information sur la façon dont les caribous migrateurs femelles sélectionnent l'habitat et les ressources à une échelle spatiale plus fine (i.e. les sites d'alimentation et les ressources alimentaires). Pour documenter la sélection d'habitat à fine échelle, nous avons équipé 60 caribous femelles de colliers-caméra de 2016 à 2018. Nous avons récolté un total de 65 150 vidéos de 10 secondes entre le 1ᵉʳ juin et le 1ᵉʳ septembre de chaque année. Nous avons ensuite comparé les sites utilisés pour l'alimentation (définis comme utilisés) et les sites utilisés pour toute autre activité (définis comme non utilisés) à l'échelle de l'habitat et des ressources alimentaires en utilisant des fonctions de sélection des ressources. Pour les trois années à l'étude, les zones humides ont été fortement sélectionnées comme sites d'alimentation en juin et juillet, alors qu'elles ont été évitées en août. Les zones arbustives ont été principalement choisies en juillet et août. À l'échelle des ressources alimentaires, le lichen, le bouleau, le saule et les champignons ont été les ressources préférées, leur sélection variant tout au long de l'été. En effet, alors que le lichen était sélectionné lorsque les autres ressources n'étaient pas disponibles en juin ou de qualité insuffisante à la fin du mois d'août, les bouleaux et les saules étaient davantage sélectionnés le reste de l'été. Nos résultats fournissent des informations précises et nouvelles sur les sites d'alimentation et les ressources alimentaires sélectionnées par les femelles caribous en été. Ces informations aideront à comprendre les modèles d'alimentation et le comportement de sélection d'habitat des caribous migrateurs femelles, en plus de contribuer à la gestion et à la conservation du troupeau. / Migratory caribou (Rangifer tarandus caribou) is a socioeconomically and culturally key species for northern communities in Quebec, and its populations are experiencing a sharp decline. Because of the broad scales at which habitat data are usually collected, information on how female migratory caribou select habitat and resources at a fine spatial scale (i.e. feeding sites and food resources) is lacking. To document selection of summer feeding sites, we equipped 60 female caribou with camera collars from 2016 to 2018. We collected a total of 65,150 10-second videos between June 1ˢᵗ and September 1ˢᵗ of each year. We compared sites used for feeding (defined as used) and sites used for any other activity (defined as unused) at the habitat and resource scales using resource selection functions. In all years, wetlands were highly selected as feeding sites in June and July while they were avoided in August. Shrublands were mostly selected in July and August. At the resources scale, lichen, birch, willow and mushrooms were the preferred resources, with their selection varying throughout the summer. Indeed, while lichens were selected when other resources were unavailable in June or lacking in quality at the end of August, birch and willows were selected the rest of the summer. Our results provide precise and novel information on the feeding sites and resources selected by female caribou. This information will help understand foraging patterns and habitat selection behavior of female migratory caribou and will contribute to the management and conservation of the herd.

L'objectif de cette étude était de comparer les effets de l'éclaircie précommerciale d'hiver (ÉPCH) à ceux de l'éclaircie précommerciale conventionnelle (ÉPC) sur l'habitat du lièvre d'Amérique (Lepus americanus) et de l'orignal (Alces alces). L'éclaircie précommerciale d'hiver suit les mêmes règles d'application que l'éclaircie précommerciale conventionnelle mais elle est effectuée sur le couvert de neige. Les effets de l'ÉPCH sur la qualité nutritive des feuilles et des pousses annuelles étaient assez minimes. Par ailleurs, dans plusieurs cas, l'ÉPCH offrait un meilleur couvert pour le lièvre que l'ÉPC et elle offrait une production annuelle de bouleau blanc (Betula papyrifera) supérieure à l'ÉPC dans la strate d'alimentation de l'orignal (100-200 cm). À court terme, l'ÉPCH semble donc un meilleur traitement que l'ÉPC pour l'habitat du lièvre et de l'orignal. Le différentiel de hauteur et le différentiel de diamètre du sapin au moment de l'éclaircie sont les 2 variables les plus importantes pour expliquer ces différentiels (5 et 10 années suivant le traitement) par rapport aux arbres concurrents. L'ÉPCH diminue la compétition autour des arbres dégagés pendant au moins 10 années.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / Les pergélisols nordiques contiennent une quantité significative de carbone organique. Or, son utilisation par les microorganismes dans les rivières et l’océan Arctique est peu connue. Au cours de l’Arctic River-Delta Experiment (ARDEX), des variables environnementales et microbiologiques furent mesurées le long d’un transect de 300 km entre le fleuve Mackenzie et la mer de Beaufort (juillet-août 2004). Nous voulions étudier les gradients fluviaux et estuariens de la structure et de l’activité de la communauté microbienne et évaluer l’influence des UV et de l’approvisionnement en carbone sur les processus bactériens. La communauté microbienne a changé le long du transect et les bactéries attachées aux particules jouaient un rôle majeur dans le fleuve et la zone de transition. Le métabolisme bactérien était limité par la disponibilité du carbone dans le fleuve Mackenzie. La photodégradation a augmenté la labilité du carbone organique dans le fleuve, mais l’a diminuée dans la mer de Beaufort. / Globally significant quantities of organic carbon are stored in northern permafrost soils, but little is known about how this carbon is processed by microbial communities once it enters rivers and is transported to the coastal Arctic Ocean. As part of the Arctic River-Delta Experiment (ARDEX), we measured environmental and microbiological variables along a 300 km transect across the Mackenzie River and coastal Beaufort Sea in July-August 2004 to investigate the river and estuarine gradients in microbial community structure and activity, and to evaluate the influence of UV exposure and carbon supply on bacterial processes in these ecosystems. Microbial community structure changed along the transect and the contribution of particle-attached bacteria was significantly higher in riverine and transition zone stations. Experimental results showed that bacterial metabolism was carbon limited in the Mackenzie River. Photodegradation increased organic carbon biolability in the Mackenzie River and decreased it in the Beaufort Sea.

En Arctique, la productivité marine comprend deux floraisons successives de producteurs primaires, les algues deglace et le phytoplancton, qui sont étroitement liée à la phénologie de la glace de mer. Ceux-ci constituent la base du réseau trophique et fournissent l’énergie transférée vers les niveaux trophiques supérieurs. Ainsi, tout changement affectant la banquise arctique aura de fortes implications sur la phénologie des producteurs primaires, et affectera par conséquent tous les autres niveaux trophiques. Des études antérieures ont démontré le potentiel des Isoprénoides Hautement Ramifiés (HBIs) pour quantifier les contributions relatives des deux pools de producteurs primaires vers les niveaux trophiques supérieurs. Ici, nous combinons les HBIs avec les isotopes stables afin (i) d’évaluer si et à quel point les oiseaux marins arctiques dépendent de la glace de mer, et (ii) de déterminer si les variations de glace affectent leur écologie alimentaire et leur performance reproductive. L’étude cible deux espèces abondantes en Arctique présentant des écologies distinctes: le guillemot de Brünnich (Uria lomvia) et le fulmar boréal (Fulmarus glacialis). Pour chaque espèce, 60 œufs ont été récoltés sur l’île du Prince Leopold (Arctique canadien) pendant des années aux conditions de glace fortement contrastées (2010-2013). Les distributions en HBIs et les compositions isotopiques (carbone et azote) et énergétiques ont été analysées pour chaque œuf. Les résultats montrent que la présence de glace est bénéfique pour la performance reproductive des guillemots, avec des œufs plus gros et plus énergétiques pondus durant les années plus englacées. Les guillemots sont étroitement liés à la banquise et dépendent fortement de proies associées à la glace. Au contraire, les fulmars ne présentent aucune association claire aux communautés sympagiques, et les variations du couvert de glace n’affectent ni leur écologie alimentaire ni leur performance reproductive. De fait, les guillemots semblent plus vulnérables face aux changements climatiques à venir, alors que des espèces plus résilientes comme les fulmars pourraient en tirer avantage. Dans l’ensemble, notre étude souligne l’importance des approches multi-biomarqueurs afin de mieux appréhender l’importance des ressources sympagiques pour les prédateurs supérieurs au sein d’écosystèmes marins arctiques en pleine mutation. / In the Arctic, sea ice sets the clock for marine productivity. This includes two consecutive pulses of primary producers, sea-ice algae and phytoplankton, that constitute the basis of marine food webs and provide the energy transferred to higher trophic levels. As such, any change affecting Arctic sea-ice will have strong implications on the phenology of primary producers, and cascading effects on all other trophic levels. Previous studies demonstrated the potential of Highly Branched Isoprenoid biomarkers (HBIs) to quantify the relative contributions of the two pools of primary producers to higher trophic levels. Here, we combined HBIs with stable isotopesto (i) evaluate if and how much arctic seabird rely on sea ice, and (ii) determine if changes in sea ice affect their feeding ecology and reproductive performance. We focused on two Arctic species exhibiting contrasting ecologies: the thick-billed murre (Uria lomvia) and the northern fulmar (Fulmarus glacialis). For each species, 60 eggs were collected on Prince Leopold Island (Canadian Arctic) during years of highly contrasting ice conditions (2010-2013). Eggs were analysed for HBI distributions, isotopic (carbon and nitrogen) and energetic compositions. Results showed that murres were closely linked to sea ice and heavily relied on ice-associated prey. Sea ice presence was beneficial for murres’ reproductive performance, with larger and more energetic eggs laid during icier years. In contrast, fulmars did not exhibit a clear association with sympagic communities. Even large changes in sea ice did not seem to affect their feeding ecology or their reproductive performance. Murres therefore appear more vulnerable to changes and may become the losers of future climate shifts in the Arctic, while more resilient species such as fulmars might make the most of the situation. Overall, our study emphasises the importance of combining different biomarkers to better understand the importance of sympagic resources for top predators within changing Arctic marine ecosystems

L’hypothèse selon laquelle l’accumulation des métaux lourds par les plantes a évolué comme mécanisme de défense contre les herbivores a été testée avec l’hyperaccumulatrice de zinc Thlaspi caerulescens (Brassicaceae). En utilisant l’écotype métallicole (poussant sur sols métallifères) et l’écotype non métallicole (sols normaux) de T. caerulescens, nos résultats ont conduit à rejeter l’hypothèse de défense par accumulation de métaux: les plantes ont été consommées indépendamment de leur concentration en Zn dans toutes les situations expérimentales examinées (conditions contrôlées, jardin expérimental, populations naturelles). Par contre, les herbivores ont montré une préférence systématique pour les plantes de l’écotype métallicole, quelle que soit leur concentration en Zn. Lorsque l’on mesure les concentrations en métabolites secondaires défensifs (glucosinolates) des écotypes métallicole et non métallicole de T. caerulescens, on constate que les individus d’origine métallicole produisent constitutivement moins de glucosinolates que les individus non métallicoles, tant dans les populations belges que dans les populations françaises. Par ailleurs, sur les sites métallifères où ont évolué les populations métallicoles, on constate à la fois une plus faible pression d’herbivorie sur les plantes (moins de dégâts) et une plus faible densité de gastéropodes que dans les sites normaux. La diminution des défenses chez l’écotype métallicole serait la conséquence d’un relâchement de la pression d’herbivorie sur les sites métallifères. En outre, nous avons montré que la chenille spécialiste d’Issoria lathonia (Nymphalidae) est capable de se développer sur les feuilles riches en Zn de l’accumulatrice de zinc Viola calaminaria (Violaceae) en excrétant efficacement le Zn dans leurs fèces. L’ensemble de nos résultats suggère donc que l’hyperaccumulation des métaux lourds n’a pas évolué en tant que mécanisme de défense contre les herbivores.

La cueillette de champignon sauvage est une açtivité économique encore peu exploitée au Québec. Pourtant, cette pratique est répandue à travers le monde et est même florissante en Colombie-Britannnique. Malgré une certaine abondance de champignons comestibles, le Québec connaît trop peu l'écologie des espèces présentes sur son territoire. Ce mémoire tente d'éclaircir et de définir l'habitat de 5 espèces de champignons comestibles ectomycorrhiziens soit Tricholoma magnivelare, Tricholoma equestre, Sarcodon imbricatus, Leccinum aurantiacum et Cantharellus cibarius. Le projet s'est effectué exclusivement dans les peuplements de pin gris sur l'esker de Berry en Abitibi-Témiscamingue. Chaque espèce a été étudiée individuellement pour définir quel est son écologie selon deux échelles d'observations. La première est associée aux cartes écoforestières du ministère des ressources naturelles et de la faune du Québec, permettant ainsi de lier la fructification des champignons avec des variables écologiques de cette échelle soit l'âge et le type de régénération (plantation ou feu) des peuplements de pin gris. La deuxième échelle tente de définir l'habitat des champignons avec plus de précision, en considérant certain facteur biotique ou abiotique influençant la distribution des champignons à l'intérieur même des peuplements. Les résultats du projet démontrent clairement que les espèces sont influencées par les variables écologiques. À l'échelle du peuplement, l'âge de celui-ci semble avoir un effet sur la distribution du Tricholoma magnivelare et du Sarcodon imbricatus. Quant au type de régénération, seul ce dernier est influencé par cette variable. La seconde échelle d'observation à permis de préciser l'habitat des espèces. En résumé, le Tricholoma magnivelare est associé à des peuplements plus âgés où la canopée est plus ouverte. Le Tricholoma equestre est quant à lui associé à une perturbation du sol, préférant des sites où l'humus est mince et où la végétation muscinale et herbacée est peu présente. Tout comme l'espèce précédente, le Cantharellus cibarius semble apprécier la perturbation du sol, à un moindre degré toutefois. Le Sarcodon imbricatus se retrouve dans les peuplements plus jeunes où il y a forte présence de lichen. Le Leccinum aurantiacum, est plus omniprésent dans les peuplements de pin gris, conséquemment peu de variables significatives ont été sélectionnées par l'analyse de discriminance. Les résultats indiquent donc que la distribution des espèces de champignons ectomycorrhisiens peut être expliquée par des variables écologiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Champignon comestible, Pin gris, Ectomycorhizien, Esker, Macromycète.