CroBas-PipeQual a été élaboré pour étudier les effets de croissance des arbres sur la qualité du bois. Ainsi, il s’agit d’un modèle d’intérêt pour maximiser la valeur des produits extraits des forêts. Nous avons évalué qualitativement une version de CroBas-PipeQual calibrée pour le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) de façon à vérifier l’intérêt de l’utiliser comme outil de planification forestière. Par la suite, nous avons fait une analyse de sensibilité et une calibration bayesienne à partir d’une table de production utilisée au Québec. Les principales conclusions sont: 1. Les prédictions de hauteur sont les plus sensibles aux intrants et aux paramètres liés à la photosynthèse; 2. La performance de CroBas est améliorée en tenant compte de la relation observée entre deux paramètres utilisés pour estimer la productivité nette et l'indice de qualité de station; et 3. CroBas requiert d’autres améliorations avant de pouvoir être utilisé comme outil de planification. / CroBas-PipeQual is a process-based forest growth model designed to study foliage development and how growth processes relate to changes in wood quality. As such, CroBas-PipeQual is of interest as a component model in a forest level decision support model for value assessment. In this thesis, the version of CroBas-PipeQual calibrated for jack pine (Pinus banksiana Lamb.) in Québec, Canada was qualitatively evaluated for use in forest management decision-making. Then, sensitivity analyses and Bayesian melding were used to create and calibrate a stand-level version of CroBas-PipeQual to local empirical height yield models in a hybrid-modelling approach. Key findings included: 1. Height predictions were most sensitive to input values and to parameters related to net photosynthesis; 2. Model performance was improved by varying two net-productivity parameters with site quality; and 3. Model performance needs further improvement before CroBas-PipeQual can be used as a component of a forest-management decision tool.

Le développement des insectes est régulé par diverses hormones dont les deux principales sont la 20-hydroxyecdysone et l'hormone juvénile. Certains facteurs endogènes ou exogènes comme la diapause et le parasitisme, respectivement, peuvent perturber le développement chez les Lépidoptères. Dans les deux cas, le développement est arrêté soit de façon temporaire dans le cas de la diapause, soit jusqu'à la mort de l'insecte dans le cas du parasitisme. Chez les larves de deuxième stade de la tordeuse des bourgeons de l'épinette, Choristoneura fumiferana (Clem.) (Lepidoptera : Tortricidae), la diapause est caractérisée par la suppression des titres 20-hydroxyecdysone. Toutefois, les titres de cette hormone chez des larves de sixième (dernier) stade de Lacanobia oleracea (Lepidoptera : Noctuidae) parasitées par Eulophus pennicornis (Hymenoptera : Eulophidae), ne sont pas affectés de façon significative par rapport à ceux observés chez des larves de sixième stade non parasitées, malgré un arrêt apparent du développement.

Chaque année en forêt boréale, les feux génèrent de grandes quantités d’arbres morts au Québec. Considérés comme une perte de revenu potentiel pour l'économie, le gouvernement demande qu'une partie de ces arbres soit récupérée. C'est d'ailleurs une pratique connaissant une tendance à la hausse au niveau mondial. Par contre, la récupération de ce bois est régie par diverses contraintes, dont la rentabilité des opérations et le respect des normes d'aménagement forestier écosystémique (AFE) visant la conservation de la biodiversité associée aux forêts brûlées. La mise en application de l'AFE nécessite de connaître l'impact du feu sur la forêt et ce de façon spatialement explicite. Dans cette optique, nous avons d’abord évalué la sévérité du feu sur le terrain dans 60 sites d’études répartis à travers cinq brûlis. Nous avons ensuite évalué le potentiel du « differenced Normalized Burn Ratio » (dNBR), une méthode de télédétection développée par des chercheurs américains pour estimer la sévérité du feu, à offrir une représentation fidèle des conditions de terrain. Les résultats positifs de cette étape nous ont permis de considérer le dNBR pour bonifier les outils d’aménagement utilisés en forêts brûlées. Du point de vue de la rentabilité de la récupération, nous avons utilisé le dNBR pour prédire la densité des attaques de Monochamus spp. (Coleoptera: Cerambycidae), qui constituent une source importante de dégradation de la qualité du bois et incidemment de sa valeur. Les connaissances acquises sur l’écologie des Monochamus spp. et les modèles établis permettent de prédire les niveaux d’attaques de ces insectes en fonction de l’essence, du diamètre des tiges et de la sévérité du feu (dNBR). Ensuite, suivant le cadre de l'AFE, nous avons cherché à identifier les forêts à haute valeur de conservation pour la biodiversité, en utilisant les coléoptères saproxyliques comme groupe indicateur, et les variables clés que sont l’essence, la dimension des arbres et la sévérité du feu (dNBR). Cela nous a permis d’identifier six groupes d’espèces écologiquement liées, desquels nous avons identifié trois groupes ayant un fort lien avec l'habitat brûlé. Puisque ces trois groupes contiennent des espèces associées aux brûlis et qu'elles sont liées à des habitats prisés par la récupération, comme le pin gris et les tiges de gros diamètres, ces espèces pourraient être négativement affectées par la récupération. Les résultats de nos travaux, grâce à l'utilisation d'un indicateur spectral de la sévérité du feu (dNBR) dans les outils d'aménagement, rendront possible l'optimisation de la récupération après feu, tant des points de vue économique que de la conservation, et ce dans le respect de l'AFE. / Each year in the boreal forest, wildfires generate large amounts of dead trees in Quebec. Considered a potential loss of revenue for the economy, the government asks that a part of those trees is salvaged. This is also a practice experiencing a rising trend worldwide. On the other hand, post-fire salvage logging is governed by various constraints, concerning both the profitability of operations and compliance with the standards of the forest ecosystem management (FEM) aiming at conserving the biodiversity associated with burned forests. The implementation of FEM requires knowledge on the impact that fire has on the forest in a spatially explicit manner. In this light, we first evaluated on site burn severity for 60 study sites distributed accross 5 burns. We then assessed the ability of the differenced Normalized Burn Ratio (dNBR), a remote sensing method developed by US researchers to estimate burn severity, at providing an accurate representation of the terrain conditions. The positive results of this step allowed us to consider the dNBR improve management tools of burned forests. From the viewpoint of the profitability of salvage logging, we then evaluated the density of Monochamus spp. (Coleoptera: Cerambycidae) attacks, which constitute an important source of quality degradation of wood and incidentally their value. The knowledge acquired on the ecology of Monochamus spp. and established models predict the levels of these insects attacks based on tree species, stem diameter and burn severity (dNBR). Thirdly, following part of the FEM, we sought to identify high conservation value stands for biodiversity, using saproxylic beetles as an indicator group, and key variables that are tree species and diameter, as well as burn severity (dNBR). This allowed us to identify six groups of ecologically related species, of which, we identified three groups having a strong association with the burned habitat. Since these three groups contain species associated to burns, that are linked to habitats often salvaged such as jack pine and large diameters, they may be adversely affected by salvage logging. The results of our work, by using a spectral index of burn severity (dNBR) in management tools, make possible the optimization of post-fire salvage logging, from both the economic and conservation points of view, in compliance with the FEM.

Contrairement à ce que décrivaient Fretwell et Lucas (1969) dans leur approche de distribution idéale libre, la sélection d’habitat est régie par un certain nombre de contraintes que prennent en compte les animaux chaque fois qu’ils se déplacent dans un paysage. Pourtant, ces contraintes sont rarement prises en compte dans les études de sélection des habitats, et leur évaluation est rare. Les modèles spatialement explicites, de plus en plus courants pour prédire les répartitions spatiales futures des populations animales, reposent donc le plus souvent sur des jugements experts à propos de paramètres tels que la résistance aux déplacements et l’horizon de perception. Enfin, la radio-télémétrie est la technique employée le plus communément pour récolter des données de déplacement, mais il s’agit d’une méthode coûteuse à laquelle d’autres alternatives existent. Cette étude a pour objectif de (1) développer une approche peu coûteuse permettant d’analyser des déplacements à partir de données de répartition spatiale, et (2) évaluer la valeur de deux paramètres (la résistance aux déplacements dans différents habitats et la résolution spatiale) intégrés dans les études de simulation appliquées à la martre d’Amérique (Martes americana). Les données ont été obtenues par pistage hivernal entre 2004 et 2008 à la forêt Montmorency, 70 km au Nord de Québec, Canada. Pour chaque année de données, j'ai défini 150 scénarios de résistance, basés sur trois résolutions spatiales (5 m, 25 m et 100 m), 10 résistances aux déplacements en milieu ouvert (facteur de 4 à 1000) et cinq scénarios variant en termes d'effet de lisière ou de coûts associés aux jeunes peuplements (11-30 ans). J'ai ensuite simulé des trajets au moindre coût avec un système d'information géographique (SIG). Les points d’intersection entre les trajets simulés et les transects suivis constituaient des pistes de martres simulées qui étaient comparées aux pistes réelles de martres pour évaluer la performance de chaque modèle de résistance. Dans 78 % des cas (45 % significatifs), les simulations ont mieux performé que le modèle nul correspondant (coûts égaux dans tous les habitats), suggérant que la structure en mosaïque du site d’étude limite les déplacements de la martre d’Amérique. Avec l’ajout d’un milieu intermédiaire (11-30 ans) entre le milieu ouvert (0-10 ans) et la forêt mature (> 31ans), le pourcentage de succès des simulations s'élevait à 93 % (53 % significatives), ce qui porte à croire que les milieux jeunes limitent davantage les déplacements que les forêts matures. De plus, toutes les simulations avec une résolution spatiale de 100 m étaient significativement plus performantes que le modèle nul, ce qui laisse supposer que l’horizon de perception de la martre était au moins de 100 m. Cependant, la performance des modèles variait peu d'un coût hypothétique à un autre (à l'intérieur d'un scénario), ce qui ne m'a pas permis d’estimer la résistance précise pour chaque type d’habitat. L’étude des déplacements à partir de données ponctuelles de répartition spatiale semble prometteuse, et pourrait livrer des résultats utiles dans des paysages fortement fragmentés. / In contrast to the ideal free distribution (Fretwell and Lucas 1969) framework, animals have to face numerous constraints when moving through landscapes. However, these constraints have rarely been integrated, let alone quantified, into habitat selection studies. Spatially-explicit models are increasingly used to make predictions about distribution of animal populations, but they are based on subjective estimations of movement parameters such as resistance to movement and perceptual range. Finally, most ecologists studying movements collect data by radio-telemetry, but this is an expensive method to which alternatives exist. The objectives of this study were to (1) develop an inexpensive approach to analyze movements from spatial distribution data, and (2) estimate value of two parameters (movement resistance and perceptual range) integrated in simulation models of American martens (Martes americana). Every winter from 2004 to 2008, marten tracks were located by snow-tracking. For each year, I designed 150 movement resistance scenarios differing by three spatial resolutions (5 m, 25 m, and 100 m), 10 resistance factors in open areas (range 4-1000), and five scenarios differing by edge effect and relative movement cost in young stands (age 11-30 y). With a Geographical Information System (GIS), ‘least-cost’ paths were generated across the study area, according to each cost scenario. Nearest-neighbor distances between points where simulated paths met transects and real marten tracks were used to assess simulation performance. In 78 % of cases (45 % significant), resistance scenarios performed better than corresponding null models (equal resistance in all habitats), suggesting that mosaic structure of our study area did limit movements of American martens. Adding intermediate movement values for young forests increased simulation performance to 93 % (53 % significant), suggesting that movement resistance in young stands was higher than in mature forest. All simulations with a pixel size of 100 m performed significantly better than null models, suggesting that marten perceptual range was at least 100 m. However, model performance was similar among hypothetical movement costs in the open (within scenarios), preventing a reliable estimate of relative movement cost in the open. Studying movements with snow-tracking data appears promising, and may yield useful results in highly fragmented landscapes.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / Ce mémoire examine l'effet de l'agrisylviculture sur les champignons mycorhiziens arbusculaires (MA). Un premier chapitre met en relation les nouveaux développements de la recherche sur les systèmes agrisylvicoles et l'écologie des champignons MA. Le deuxième chapitre examine la diversité des champignons MA dans un système agrisylvicole du sud-ouest du Québec, par analyse moléculaire d'un gène des champignons. Le premier chapitre démontre que la diversité des champignons MA n'est pas forcément plus élevée dans les systèmes agrisylvicoles que dans les systèmes agricoles conventionnels, mais que l'agrisylviculture peut répondre favorablement à certaines imperfections de l'agriculture biologique. La composition des communautés de champignons MA trouvée dans le système agrisylvicole étudié était relativement simple, révélant ainsi un degré élevé de perturbations probablement liées aux techniques culturales. Il apparaît en outre que les arbres et la culture supportaient des communautés distinctes suggérant que l'agrisylviculture puisse avoir un potentiel dans l'augmentation de la diversité des champignons MA.

La planification systématique de la conservation requiert la sélection de certains milieux sur la base d’information quantitative. Dans cette thèse, j’ai étudié la sauvagine nicheuse de la forêt boréale canadienne comme étude de cas. Les objectifs généraux étaient : 1) générer des informations sur l'abondance de la sauvagine utiles pour la planification de la conservation; 2) évaluer les effets de différentes méthodes de planification systématique sur la conservation de la sauvagine. Dans le chapitre 1, j’ai développé des modèles d'abondance d’espèces (MAE) à l’aide de modèles d’arbres de régressions répétées. Puisque l’évaluation statistique de ces modèles a démontré qu’ils performent bien, j’ai suggéré qu’ils soient utilisés pour planifier la conservation. Dans le chapitre 2, j’ai évalué les effets de l’agrégation des abondances de différentes espèces de sauvagine avant ou après la construction des MAE. Les résultats étaient similaires entre les deux stratégies de modélisation, ce qui suggère que la stratégie choisie n’aura que peu d'impact sur la planification de la conservation. Dans le chapitre 3, j’ai utilisé des cartes d'abondances d'espèces afin de réévaluer les hypothèses concernant les affinités de différentes espèces de sauvagine pour des biomes utilisés pour la nidification en Amérique du Nord. Onze espèces ont sélectionné les prairies-parcs à peuplier faux-tremble tandis que cinq espèces ont sélectionné la forêt boréale. Les espèces boréales n’étaient toutefois pas les plus abondantes dans le biome qu’elles ont sélectionné, ce qui met en évidence l'importance de tenir compte de la sélection d'habitats lors de la planification de la conservation. Dans le chapitre 4, j’ai comparé deux méthodes de construction de réseaux d'aires protégées dans la zone boréale en regard de leur capacité à prendre en compte la sauvagine et de la biodiversité globale. L'approche par filtre brut a construit des réseaux d’aires protégées plus représentatifs de la diversité écologique et tout en protégeant la sauvagine en proportion directe de la superficie du réseau. L'approche centrée sur la sauvagine pouvait protéger une plus grande proportion de la sauvagine, mais était plus pauvre écologiquement. Dans l’ensemble, ma thèse met en lumière les méthodes appropriées pour construire des réseaux de conservation à l’aide de MAE. / In this thesis, I investigated the conservation of waterfowl in the Canadian boreal region as a case study. The overall goals of this thesis were to: 1) generate information on waterfowl abundance and distribution that can be used for conservation planning and other applications, and then; 2) evaluate how various modelling or conservation planning methods will influence conservation planning decisions. In Chapter 1, I created the foundational species abundance models (SAMs) upon which the remainder of the thesis was built. Boosted Regression Tree models performed well, statistically, and I suggested that they can be used for waterfowl conservation planning in Canada. In Chapter 2, I extended these SAMs to species groups and assessed the difference between aggregating waterfowl abundance before or after model-building. Results were similar between the modelling strategies, suggesting that the strategy chosen will have little impact on conservation planning decisions. In Chapter 3, I used species abundance maps to re-evaluate the assumptions regarding large-scale habitat selection by waterfowl within North America. Eleven species selected the prairie-parkland while five selected the boreal. Those selecting the boreal were not always the most abundant species in the region. In Chapter 4, I compared two methods of building protected area networks in the boreal biome, in terms of their performance for protecting waterfowl and overall biodiversity. The biodiversity-oriented approach built more ecologically representative networks while protecting waterfowl proportionately to network area. The waterfowl-oriented approach protected more waterfowl but poorly represented the biodiversity of the region. As a whole, my thesis sheds light on appropriate methods to follow when building and using species abundance models for conservation planning.

Deux symbioses végétales partagent la même niche écologique, leur hôte, une légumineuse. Ces deux associations mutualistes sont la mycorhize arbusculaire (MA) et la symbiose Rhizobium/légumineuse. Chacune de ces relations symbiotiques, prise individuellement, peuvent contrôler leur propre colonisation par des mécanismes d'autorégulation. Ce contrôle exclusif s'effectue par rétroaction systémique et parviendrait à limiter le coût en carbone pour l'hôte. En vue d'étudier la restriction exercée par une plante hôte sur le degré de colonisation mycorhizienne et rhizobienne, la légumineuse Medicago sativa a été cultivée en chambre bicompartimentée (Split-Roots). Ce dispositif expérimental a permis de séparer en deux parties distinctes le système racinaire de M. sativa. Le but recherché par ces expérimentations était de vérifier à distance l'autorégulation au sein d'une symbiose sur la seconde partie du système racinaire et de mettre en évidence une régulation négative croisée entre deux symbioses différentes. En effet pour la première fois, il est démontré que l'autorégulation systémique n'est pas l'action d'une seule symbiose sur elle-même, mais que par des signaux communs entre les deux symbioses, il existe une régulation négative croisée entre elles. Cette approche permet d'examiner, sous un nouvel angle, la régulation de l'établissement d'une symbiose par une autre symbiose. Dans ces conditions, nos résultats montrent l'existence d'un lien évident de signalisation entre les deux symbioses végétales. Dans le cas précis d'une pré-colonisation de M. sativa par Sinorhizobium meliloti, les facteurs Nod se sont révélés impliqués au niveau de l'autorégulation. Dans cet exemple, les flavonoïdes exsudés par M. sativa sont non seulement reconnus par les Rhizobia mais aussi par le Glomus mosseae. Ces résultats représentent un acquis important pour l'interprétation de la signalisation au niveau de l'autorégulation des deux symbioses à l'étude. Par ailleurs, l'analyse des exsudats racinaires de M. sativa par chromatigraphie liquide à haute performance (HPLC) montre une modification significative du patron des isoflavonoïdes lorsque cette plante est soumise à différents contrôles dérivant d'autorégulations et de régulations négatives croisées. De plus il est loisible d'observer une variation similaire de patrons de flavonoïdes suite à l'application de facteurs Nod. En soi, d'une façon plus exacte, tous ces traitements provoquent une réduction marquée de la formononétine et de l'ononine. Ces deux isoflavonoïdes semblent être d'excellents candidats comme molécules ± signal ¿ dans la régulation à distance pour les deux symbioses végétales. De plus, l'application externe de ces deux isoflavonoïdes peut normalement restaurer la nodulation et la mycorhization. Les flavonoïdes jouent un rôle clef dans la formation de la symbiose MA chez M. sativa. Lors d'expériences avec diverses souches de G. mosseae nous avons cherché à montrer qu'il y avait bien une régularité et une constance dans le patron de flavonoïdes considérés comme molécule signal et cela peu importe les besoins métaboliques divergents associés à ces souches de G. mosseae. Selon cette prémisse nous concluons que leur production n'est pas subordonnée aux besoins métaboliques des souches fongiques. La constance de l'augmentation ou la réduction du patron de ces flavonoïdes pourraient bien être le résultat du rôle de flanovoïdes impliqués pour des mécanismes de signalisations qui accompagnent nécessairement l'établissement de la symbiose MA.

L'objectif de cette étude est de comparer le contrôle de l'aménagement forestier réalisé par (i)les auditeurs des normes de certification forestière et par (ii)le ministère des Ressources naturelles et de la Faune (MRNF). Cette comparaison de la fonction de contrôle permet de vérifier si la certification forestière est effectivement un modèle de gouvernance pouvant se substituer aux gouvernements. Le contrôle est reconnu comme une des tâches principales de gestion des organisations et de l'État. Pour répondre à ces objectifs, une méthodologie qualitative a été utilisée. Plus précisément, une observation d'audit et quatorze entrevues ont été menées auprès des auditeurs de certification et des responsables du contrôle de l'aménagement au MRNF. L'étude comparative menée indique que les deux processus de contrôle sont distincts. Toutefois, il existe certaines duplications dans le contrôle gouvernemental et celui fait par les auditeurs. Des complémentarités entre les deux processus seraient donc plausibles, notamment au niveau des sanctions imposées aux entreprises fautives. Néanmoins, l'étude prouve que la certification forestière n'est pas une formule de gouvernance pouvant se substituer complètement à l'État dans la fonction de contrôle de l'aménagement des forêts au Québec.

Nous avons étudié l'impact à moyen-terme du scalpage de l'horizon organique, de la fertilisation et de la pulvérisation d'herbicide, réalisés seuls ou combinés, sur la fertilité des sols et la croissance des plants de conifères. L'utilisation de la biomasse microbienne et du taux de minéralisation nette de l'azote comme indicateurs de la qualité des sols a permis d'identifier la pulvérisation d'herbicide comme étant le traitement le plus perturbateur. Ce traitement a entraîné une importante diminution des stocks d'éléments nutritifs et de l'activité enzymatique des horizons supérieurs du sol, ainsi qu'une augmentation de la croissance en hauteur et en diamètre des plants de conifère. L'augmentation de croissance pourrait s'atténuer dans les années à venir, en raison de la diminution des stocks dans les parcelles traitées. D'autre part, ce traitement, en uniformisant les conditions du milieu, a entraîné une diminution de la variabilité intrinsèque des sols et donc certainement une diminution de la biodiversité.

Québec Université Laval, Bibliothèque 2013