Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Les érablières sont des forêts tempérées caducifoliées nordiques et sont considérées comme la formation climacique du Québec méridional. Elles se maintiennent en état de renouvellement par la chablisation du couvert forestier. L’objectif de ce projet était d’étudier la dynamique des feux depuis la déglaciation dans trois érablières situées à leur limite nordique de répartition au Québec. L'identification botanique et la datation au 14C de macrocharbons de bois en surface et enfouis dans le sol minéral montrent que les trois stations se caractérisent par un régime de feux relativement fréquents depuis 1000 à 3500 ans. En dépit de nos prédictions, ces résultats mettent en évidence les capacités de régénération et de résilience de l'érablière à l'occasion de perturbations allogènes comme le feu.

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La flore du sous-bois représente près des deux tiers de la richesse spécifique des végétaux supérieurs dans les forêts tempérées décidues. Ce pool d'espèces, composé presque essentiellement de plantes pérennes, agit sur la régénération, la structure et la composition du couvert forestier, et sur les fonctions de l'écosystème (par exemple : productivité et cycles biogéochimiques). La présente thèse montre les effets de plusieurs facteurs qui modulent la richesse et la productivité des espèces de sous-bois en forêt décidue. Les deux premiers objectifs de la thèse portent sur l'influence de l'hétérogénéité structurale et de l'hétérogénéité de la répartition spatiale des nutriments sur les espèces de sous-bois. Le dernier objectif porte sur la complémentarité entre les groupes fonctionnels, une propriété essentielle pour le maintien de tout écosystème forestier. À mesure que l'hétérogénéité structurale de la forêt augmente, la complexité environnementale et la diversité végétale augmentent également. Toutefois, une perturbation (e.g. aménagement acéricole) peut réduire la richesse et la variabilité de la taille des arbres (simplification de la stratification), altérer les multiples interactions entre les facteurs environnementaux et entraîner une diminution de la richesse en sous-bois. Nos résultats indiquent que l'hétérogénéité structurale, qui tient compte de la richesse et de l'abondance relative des espèces ligneuses, agit positivement sur la diversité de la flore herbacée du sous-bois. En présumant que l'hétérogénéité structurale est inversement reliée à l'intensité de l'aménagement, l'aménagement acéricole semble avoir des effets délétères sur la diversité des plantes herbacées. Pour ce qui est des facteurs environnementaux, le pH et l'humidité du sol contribuent au maintien de la diversité des espèces herbacées de sous-bois. Par contre, l'absence de relation entre la lumière et la diversité des espèces herbacées nous porte à croire que la plupart de ces espèces sont bien adaptées ou tolérantes à de faibles niveaux d'irradiance. La richesse spécifique et la richesse fonctionnelle contribuent à maintenir et à pérenniser les fonctions écosystèmiques dans un environnement variable. Pour simplifier cette complexité écologique, la flore du sous-bois peut être subdivisée en groupes fonctionnels (e.g. espèces printanières éphémères, espèces printanières persistantes, espèces estivales, fougères, et plantules et juvéniles des espèces ligneuses). Nous proposons que la perte d'un groupe peut avoir des conséquences variées sur le maintien des interactions entre les groupes fonctionnels pour une fonction donnée. Nos résultats révèlent que la contribution directe de chacun des cinq groupes fonctionnels à la richesse spécifique, au couvert et à l'équitabilité est positive. Les plantules et juvéniles des espèces ligneuses et les espèces printanières persistantes ont un effet positif sur les autres groupes fonctionnels, alors que les espèces estivales semblent avoir un effet négatif sur les autres groupes. Ces interactions correspondent à des boucles de rétroactions négatives qui pourraient contribuer au maintien et la pérennité de la communauté. Ainsi, ces différents groupes ne sont pas strictement indépendants les uns des autres, mais sont plutôt interconnectés. De plus, les espèces de sous-bois semblent peu sensibles à l'hétérogénéité spatiale des nutriments. Une croissance lente ou une faible plasticité peut expliquer l'absence de réponse de la richesse et du couvert des plantes de sous-bois à l'hétérogénéité spatiale des nutriments. Par contre, la variété des espèces estivales en ce qui a trait au système racinaire permet de maximiser leur couvert à une très fine échelle spatiale d'hétérogénéité des nutriments. Ces différences dans les stratégies racinaires représentent une spécialisation de niche, favorisant la coexistence des espèces vis-à-vis de l'hétérogénéité spatiale. Toutefois, ces résultats montrent que, de façon générale, ce pool d'espèces est peu sensible à la disponibilité et à l'hétérogénéité spatiale des nutriments.