Durant les 20 dernières années d'anciens bras latéraux du Rhin ont été restaurés par reconnexion au cours principal. L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'efficacité de la restauration et de vérifier si l'écosystème aquatique a retrouvé sa fonctionnalité. Les communautés végétales aquatiques sont utilisées ici comme indicateurs de ces changements. De nombreux facteurs ont été mesurés : les communautés végétales, leurs traits biologiques, les flux et stocks de diaspores, la chimie de l'eau, du sédiment et des plantes, l'hydro-géomorphologie. Cette étude a été menée dans 9 sites restaurés et 3 sites de référence. Trois communautés végétales ont été identifiées : une "eutrophe", une "mésotrophe", et une "rhéophile". La composition de ces communautés est liée aux conditions physiques et trophiques, et aux flux de diaspores. Les reconnexions ont permis aux sites restaurés de retrouver des communautés et une fonctionnalité écologique semblables à celles des sites de référence. / During the last 20 years, side channels of the Rhine have been reconnected to the main course. The objective of this thesis is to assess the efficiency of restoration and the recovery of the ecosystems functionality. The aquatic plant communities were used as indicators of changes. Many factors were monitored: plant communities, their biological characteristics, flux and bank of propagules, the chemistry of water, sediment and plants, hydro-geomorphology. This study was conducted in 9 restored sites and 3 reference sites. Three aquatic plant communities were identified: eutrophic, mesotrophic and rheophilic. The composition of these communities is first linked to physical conditions and second to trophic level, together with flux of propagules. Reconnections allowed the restored sites to exhibit communities and ecological functioning similar to reference sites, in a relatively short time.

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Cette étude porte principalement sur la flore, les sols et la végétation de la Grosse île au Marteau et de l'île à Samuel, archipel de Mingan. Elle a été entreprise dans le but de voir si ces îles possèdent les caractéristiques appropriées pour devenir une réserve écologique. Les deux îles contiennent 350 plantes vasculaires dont deux taxons rares : Cirsium foliosum var. minganense et Cypripedium passerinum var. minganense. Elles sont, en plus, le domaine de 60 espèces vasculaires nouvelles pour la Minganie. En outre, elles hébergent 150 bryophytes et 152 lichens dont 29 nouveaux pour le Québec. Les sols, développés sur une roche-mère calcaire, se répartissent en quatre ordres : podzolique, organique, régosolique et gleysolique. L'horizon d'accumulation des sols podzolisés présente des particularités intéressantes : il est mince et noir, et sa teneur en matière organique est très élevée. L'analyse phytosociologique de la végétation, effectuée au moyen de la méthode de Braun-Blanquet (1932), nous a permis de définir 101 unités dont 28 associations, 8 sous-associations, 2 variantes et 63 groupements sans rang hiérarchique déterminé. Elles ont été regroupées en 7 unités physionomiques: la forêt (65,0% de la superficie), la tourbière (11,5%), le marais d'eau douce (0,0%), la lande (12,0%), la falaise (0,0%), le littoral sablo-graveleux (0,9%) et le littoral limoneux (1,4%). Le reste (9,2%) est occupé par le sol nu et l'eau douce. Compte tenu de la grande richesse floristique, phy- tosociologique et esthétique, nous croyons que les deux îles sont propices à l'établissement d'une réserve écologique.

Cette étude porte principalement sur la flore, les sols et la végétation de la Grosse île au Marteau et de l'île à Samuel, archipel de Mingan. Elle a été entreprise dans le but de voir si ces îles possèdent les caractéristiques appropriées pour devenir une réserve écologique. Les deux îles contiennent 350 plantes vasculaires dont deux taxons rares : Cirsium foliosum var. minganense et Cypripedium passerinum var. minganense. Elles sont, en plus, le domaine de 60 espèces vasculaires nouvelles pour la Minganie. En outre, elles hébergent 150 bryophytes et 152 lichens dont 29 nouveaux pour le Québec. Les sols, développés sur une roche-mère calcaire, se répartissent en quatre ordres : podzolique, organique, régosolique et gleysolique. L'horizon d'accumulation des sols podzolisés présente des particularités intéressantes : il est mince et noir, et sa teneur en matière organique est très élevée. L'analyse phytosociologique de la végétation, effectuée au moyen de la méthode de Braun-Blanquet (1932), nous a permis de définir 101 unités dont 28 associations, 8 sous-associations, 2 variantes et 63 groupements sans rang hiérarchique déterminé. Elles ont été regroupées en 7 unités physionomiques: la forêt (65,0% de la superficie), la tourbière (11,5%), le marais d'eau douce (0,0%), la lande (12,0%), la falaise (0,0%), le littoral sablo-graveleux (0,9%) et le littoral limoneux (1,4%). Le reste (9,2%) est occupé par le sol nu et l'eau douce. Compte tenu de la grande richesse floristique, phy- tosociologique et esthétique, nous croyons que les deux îles sont propices à l'établissement d'une réserve écologique.

Les champignons de la rhizosphère ont une grande influence sur le développement et la croissance des plantes. Certains de ces micro-organismes protègent les plantes contre les pathogènes, atténuent l'impact des stress abiotiques ou facilitent la nutrition des plantes. Ces organismes s'influencent mutuellement et forment des réseaux complexes d'interactions. Déterminer le fonctionnement du microbiome fongique de la rhizosphère des plantes cultivées est une étape nécessaire pour optimiser l'efficacité de la production végétale. Nous avons testé les hypothèses suivantes : (1) la diversification des systèmes de culture influe sur le microbiome fongique de la rhizosphère du canola; (2) le canola a un core microbiome, soit un ensemble de champignons toujours associés au canola quelles que soit les conditions du milieu; et (3) que certains de ces taxons ont une influence déterminante sur la structure des communautés (taxons nodaux) dans le core microbiome. Pour ce faire, en 2013 et 2016, nous avons échantillonné à la floraison, la phase de canola (Brassica napus) du système de culture, qui est l'un des deux types de canola (Roundup Ready® et Liberty Link®), utilisés dans le cadre d'une expérience de terrain à long terme (6 ans). Lacombe (Alberta), Lethbridge (Alberta) et Scott (Saskatchewan). En utilisant le séquençage d’amplicon par illumina, nous avons obtenus des résultats qui montrent que la diversification des cultures a un impact significatif sur la structure des communautés fongiques de la rhizosphère. Nous avons également découvert et décrit un core microbiome constitué de 47 OTU (Unité Taxonomique Opérationnelle) en 2013 et identifié Preussia funiculata, Schizothecium sp., Mortierella sp., Nectria sp. ainsi que deux taxons inconnus (OTU12 et OTU298) comme taxons nodaux parmi ce core microbiome. Cependant ce core microbiome s’est montré variable, et nous n’avons pu identifier qu’un OTU y appartenant en 2016 : Olpidium Brassicae. Nos résultats permettent de confirmer l’impact de la diversité culturale sur le microbiome fongique du canola et sont présentés comme une base pour le développement de stratégies d'ingénierie écologique pour l'amélioration de la production de canola. / The fungi in the rhizosphere have a large influence on plant development and growth. Some of these micro-organisms protect plants against pathogens, mitigate the impact of abiotic stress, or facilitate plant nutrition. These organisms influence each other and form complex webs of interactions. Deciphering the structure and function of the fungal microbiome of crop plant rhizosphere is a necessary step toward optimizing the efficiency of plant production. We tested the hypotheses that (1) the diversification of cropping systems influences the fungal microbiome of canola rhizosphere, (2) canola has a fungal core microbiome, i.e. a set of fungi that are always associated with canola, and (3) that some taxa have a determining influence on the structure of the communities (hub-taxa) within the core microbiome. In 2013 and 2016 we used the canola (Brassica napus) phase of five cropping system at blooming stage, from the less to the most diversified, that included one of two types of canola (Roundup Ready® and Liberty Link®), in an existing long-term (6 years) field experiment. The experiment has a randomized complete block design with four blocks, and is replicated at three locations: Lacombe (Alberta), Lethbridge (Alberta) and Scott (Saskatchewan). Our results show that crop diversification has significant impact on the structure of rhizosphere fungal communities. We also discover and described a canola core microbiome made of 47 OTUs in 2013 and identified Preussia funiculata, Schizothecium sp., Mortierella sp., Nectria sp. and two other unidentified taxa (OTU12 and OTU298) as the hub-taxa among this core. However this core microbiome was variable and could identify only one member in 2016 : Olpidium brassicae. Our results confirmed the effect of crop diversification upon the fungal microbiome of canola and are presented as a basis for the development of ecological engineering strategies for the improvement of canola production.

La côte nord de l'île d'Ellesmere présente une grande diversité d'écosystèmes aquatiques qui sont façonnés par des conditions environnementales extrêmes. Le réchauffement climatique est plus rapide et plus prononcé dans le haut Arctique que dans la plupart des autres régions du monde, ce qui en fait un endroit stratégique pour l'étude des effects des changements climatiques. De plus, les contaminants, transportés des zones tempérées à l'Arctique par le transport sur de longues distances, représentent un stress additionnel pour ces écosystèmes. L'objectif principal de cette étude était d'évaluer la structure et la dynamique d'écosystèmes aquatiques côtiers du haut Arctique comme indicateurs de changements environnementaux. La glace est très vulnérable au réchauffement climatique et elle peut dépasser des seuils de changement tels que l'intégrité des plates-formes de glace qui bloquent l'embouchure de fjords ainsi que la transition d'un couvert de glace permanent à un couvert de glace saisonnier pour des lacs. Cette thèse doctorale s'articule autour des changements produits en franchissant ces seuils pour la structure verticale de lacs épi-plates-formes et de lacs méromictiques. Un inventaire des fjords de la région délimitée par la plate-forme de glace d'Ellesmere au cours du dernier siècle indique le déclin des lacs épi-plates-formes arctiques, de 17 en 1905 à un seul contenu dans le fjord Milne en 2009. La désintégration des plates-formes de glace associée au réchauffement des dernières décennies soutient leur pertinence comme indicateurs du climat. Des lacs moins profonds, piégés derrière de la glace de mer multi-annuelle au lieu de plate-forme de glace, représentent des systèmes intermédiaires et huit seraient toujours présents dans l'aire d'étude. De la même façon, ces systèmes dépendent de l'intégrité de la glace et peuvent être utilisés comme indicateurs de changements du climat. Le fjord Milne contenait des communautés microbiennes qui étaient distinctes entre le lac épi-plate-forme et la couche d'eau salée. La salinité influence grandement la stratification biologique de ce fjord, en plus des faibles concentrations de nutriments et du peu de lumière qui y limitent la production primaire. Nos résultats indiquent que la transition d'un couvert de glace permanent à un couvert de glace saisonnier pour des lacs méromictiques permet le mélange par le vent de la couche d'eau douce de surface en plus d'y augmenter la disponibilité de la lumière et des nutriments. Des conditions d'eau libre impliqueraient également des différences de concentrations de chlorophylle a et de composition des communautés de phytoplancton. Une variation entre les lacs étudiés pourrait refléter des différences locales dans les bassins versants et le climat. De faibles concentrations de contaminants perfluorés étaient présentes dans les écosystèmes de lacs méromictiques, représentant le site le plus nordique où ces composés ont été détectés. Les changements climatiques pourraient modifier les voies de transfert dans ces écosystèmes en abolissant le courant court-circuit qui y est potentiellement présent, ce qui augmenterait les concentrations et l'exposition pour les organismes aquatiques. Enfin, cette thèse doctorale supporte la pertinence d'utiliser les lacs côtiers du haut Arctique comme indicateurs des changements environnementaux et souligne leur vulnérabilité. Il est essentiel d'assurer le suivi à long terme de ces écosystèmes en tant que sentinelles pour les futurs changements environnementaux à l'échelle planétaire.

Les peuplements lichéniques sont très sensibles aux perturbations et au développement d’un couvert végétal vasculaire, étant incapables de rivaliser pour l’accès à la lumière et aux nutriments du sol. Cette étude s’intéresse à l’évolution de la lande à lichens de l’île Nue dans la Réserve de Parc National du Canada de l’Archipel-de-Mingan, soit dans un contexte insulaire méridional et en présence de perturbations par les goélands argentés. L’analyse de photographies aériennes a permis de mesurer un recul de 85,5 % de la superficie occupée par le lichen de 1967 à 2009. Les espèces responsables de ce recul sont principalement des arbustes (~63 %, Rhododendron groenlandicum et Empetrum nigrum) et des herbacées (~35 %, Rubus idaeus et Chamerion angustifolium). Ce recul de la lande à lichens ne semble pas associé aux récents changements climatiques puisqu'il était plus important entre 1967-1988 qu'entre 1988-2009, soit avant qu’un léger réchauffement soit observé dans la région. De plus, le faible couvert lichénique mesuré autour des sites perturbés par les goélands indique que les perturbations sont probablement survenues après le remplacement du lichen par des espèces vasculaires, ce qui suggère que ces perturbations ne sont pas responsables du recul observé. Les perturbations par les goélands semblent toutefois favoriser le développement d’un couvert herbacé. Outre la perte au niveau des espèces lichéniques, aucun effet négatif du développement d'un couvert végétal vasculaire sur la diversité, la richesse spécifique et l’abondance des groupes fonctionnels n'a été observé. Nos résultats ne permettent donc pas de déterminer la cause du recul de la lande à lichens. Un changement des conditions édaphiques, suite à l’accumulation de matière organique depuis l’émergence des îles, et la dégradation progressive du pergélisol pourraient être responsable du changement de végétation observé, bien que des études soient nécessaires pour vérifier ces hypothèses. / Because they are unable to compete for light and soil nutrients, lichens are sensitive to disturbance and to the development of a vascular plant cover. As such, the objective of this study was to better understand changes in the dynamics of lichen barrens found on île Nue in the Mingan Archipelago National Park Reserve of Canada, where recent increase in vascular plant cover was observed. Specifically, we aimed to evaluate the role of recent climate warming and herring gull disturbance on the lichen barrens’ recession on this island. Aerial photo analysis showed that the area occupied by lichen barrens declined by 85.5 % from 1967 to 2009, and that it was associated with an advance of vascular plants. The vascular plant species involved in this phenomenon were mainly shrubs (~63 %, Rhododendron groenlandicum and Empetrum nigrum) and herbaceous species (~35 %, Rubus idaeus and Chamerion angustifolium). This decline of the lichen barrens does not seem to be associated with recent climate change as it occurred mainly between 1967 and 1988, a period during which temperatures were relatively stable. Furthermore, the low lichen cover measured around sites disturbed by herring gulls indicates that the disturbances probably occurred after the lichen was replaced by vascular plants, which suggests that these disturbances were not responsible for the observed decline. However, herring gull disturbances seem to favour the development of an herbaceous cover. Besides the loss of lichen species, no negative effects of a vascular plant cover development was observed on the diversity, species richness nor abundance of functional groups. Our results do not allow us to identify the cause of the lichen narrends retreat. A change in soil condition caused by oraganic mater accumulation after the island emergence and permafrost degradation could be implicated, but still need to be investigate.

Mon premier objectif spécifique était de déterminer le niveau de structure génétique et les éléments du paysage du Sud du Québec qui sont susceptibles d'affecter cette structure génétique chez les moufettes rayées. J'ai aussi évalué s'il existe des effets spécifiques au sexe en comparant la structure génétique entre les mâles et les femelles. Pour ce faire, j'ai genotypé à 9 loci microsatellites 289 individus capturés dans les régions de la Montérégie et de l'Estrie, au Québec. Mes résultats montrent que la présence des rivières à fort débit et possiblement aussi des autoroutes provoquent une augmentation de la structure génétique surtout chez les femelles de cette espèce. Ces résultats suggèrent aussi que les mâles de la moufette rayée seraient potentiellement des vecteurs plus actifs dans la propagation de la variante de la rage du raton laveur que les femelles, puisqu'ils ne semblent pas limités autant que les femelles par les éléments du paysage. Finalement, puisque les mâles ne semblent que très peu limités par les barrières potentielles du paysage, celles-ci ne peuvent pas être utilisées pour contrôler efficacement la propagation de la maladie.Mon deuxième objectif spécifique était de déterminer s'il existe une différence de diversité et/ou de structure génétique entre des ratons laveurs testés positifs et des ratons laveurs testés négatifs pour la rage. Une telle différence serait un indice d'un comportement de déplacement différent entre ces deux groupes. Ceci peut entre autres me permettre de vérifier la validité des résultats obtenus en étudiant des individus sains d'une espèce vectrice de la maladie pour tenter d'inférer le patron de propagation de la rage du raton laveur. Mes résultats montrent que la structure génétique ne diffère pas entre les ratons laveurs sains et les ratons laveurs rabiques, indiquant un comportement de déplacement probablement similaire entre les deux groupes. Donc, les éléments du paysage auraient possiblement un effet similaire sur les ratons laveurs rabiques et sains. Les études sur la structure génétique chez des ratons laveurs sains pourraient donc fort probablement nous informer sur les couloirs de propagation potentiels de la rage du raton laveur. Ensuite, j'ai tenté de déterminer si la diversité génétique pouvait influencer l'infection par la rage en comparant la diversité génétique à différents loci entre les animaux rabiques et sains. Une différence de diversité génétique entre les deux groupes pourrait indiquer un plus grand taux d'immigration provenant de populations adjacentes chez un des groupes. Par ailleurs, une grande diversité génétique pourrait être un élément pouvant potentiellement limiter la propagation de la rage du raton laveur. Or, mes résultats ne supportent pas que la diversité génétique puisse influencer la probabilité d'un individu d'être infecté par la rage.--Résumé abrégé par UMI.

De longs délais temporels peuvent exister entre les perturbations survenant à un site et les réponses des espèces de la communauté occupant ce site. Ces changements écosystémiques transitoires lents en comparaison d’une vie humaine peuvent être difficiles à détecter ou à comprendre sans la prise en compte du contexte temporel par l’utilisation de données historiques. C’est souvent le cas pour les processus d’invasion de plantes ou d’animaux non-indigènes dans les communautés forestières. Bien que les perturbations anthropiques soient reconnues pour faciliter les invasions dans ce type de communauté, des temps de latence importants peuvent tout de même survenir à chaque étape du processus. On peut donc penser que les patrons d’invasion d’un site représenteraient davantage les legs écologiques des perturbations plus anciennes que ceux des perturbations plus récentes. Ce mémoire vise à évaluer si l’on gagne à tenir compte de l’âge des perturbations pour expliquer les invasions biologiques établies dans les sites environnants. Pour vérifier cela, nous avons inventorié l’abondance et la composition des communautés de plantes et de vers de terre non-indigènes dans 85 parcelles dispersées dans l’ensemble de la Réserve Naturelle Gault. Suite à une reconstitution fouillée de l’historique des perturbations anthropiques, nous avons comparé le pouvoir explicatif des perturbations initiées avant 1910 avec celui des perturbations survenues après 1910. Nous avons aussi pris en compte les variables environnementales reconnues comme importantes. Les résultats suggèrent que dans les forêts de la Réserve Naturelle Gault, la présence et l’intensité des invasions de plantes et de vers de terre non-indigènes sont en premier lieu expliquées par la proximité aux perturbations anthropiques initiées il y a plus d’un siècle. Les conclusions de ce mémoire soulignent l’importance de l’utilisation d’une approche historique pour comprendre pleinement la durée des impacts écologiques des perturbations anthropiques quant à la facilitation des processus d’invasion biologique.

Un des défis les plus pressants offerts aux écologistes des communautés actuellement consiste à prédire la réponse des assemblages d'espèces au changement environnemental global. Les études départageant la contribution de la variation observée à l'intérieur des espèces et entre les espèces à la variation fonctionnelle observée entre les communautés le long de gradients environnementaux spatiaux sont particulièrement utiles à cette fin. Elles permettent en effet d'évaluer la part que l'adaptation locale et la plasticité phénotypique (variation intraspécifique), en plus du renouvellement en espèces (variation interspécifique), pourraient jouer dans la médiation des changements environnementaux par les communautés végétales. Ce mémoire vise à évaluer la contribution de la variation intraspécifique au renouvellement en traits entre des communautés végétales le long d'un flanc de montagne, ainsi que les contextes environnementaux et écologiques dans lesquels une plus grande ou plus faible contribution de cette variation intraspécifique pourrait être attendue. Pour ce faire, j’ai quantifié la variation dans trois traits fonctionnels distincts (phénologie florale, surface foliaire spécifique et hauteur) entre, et à l'intérieur de 51 espèces végétales herbacées de sous-bois distribuées entre des communautés couvrant une transition de la forêt de feuillus à la forêt boréale (Parc national du Mont-Mégantic, Qc). Je présente également un nouveau cadre conceptuel établissant des hypothèses et prédictions sur les contextes environnementaux et écologiques pouvant déterminer la magnitude de la contribution de la variation intraspécifique à l'association trait-environnement entre les communautés végétales, que je teste à l'aide de ce jeu de données. Je rapporte que l'importance relative de la variation intraspécifique au renouvellement fonctionnel entre les communautés est dépendante de l'axe environnemental considéré, étant la plus forte le long d'axes non-climatiques, soit l'ouverture de la canopée et l'acidité du sol. Cette contribution est également déterminée de façon importante par la structure des réponses des espèces au gradient, en particulier par la direction et la magnitude de la variation intraspécifique dans l'espèce la plus abondante, la cohérence dans la direction de la réponse fonctionnelle des espèces à la variation environnementale et les patrons d'association trait-abondance à l'intérieur des espèces. Mon étude souligne l'importance de considérer les patrons sous-jacents à la contribution de la variation intraspécifique dans l'évaluation des sources de l'association trait-environnement entre les communautés végétales et propose des bases empiriques fortes pour améliorer les prédictions des réponses phénologique et végétative des communautés au changement environnemental global.