Les coupes agglomérées et en mosaïque constituent deux stratégies d'aménagement qui diffèrent grandement de par la quantité ainsi que la configuration des habitats résiduels à l'échelle du paysage. Par ailleurs, des différences dans la configuration de la forêt résiduelle engendrent, entre autres, la création de bordures d'origine anthropique, celles-ci pouvant affecter la qualité des peuplements forestiers ainsi que le comportement des espèces animales associées aux forêts mûres et surannées. Le premier chapitre de ce mémoire a pour objectif de documenter de quelle manière le groupe fonctionnel des excavateurs primaires de cavités répond (1) à la quantité de forêts résiduelles à l'échelle du paysage, (2) à la configuration des peuplements forestiers résiduels à l'échelle du paysage et (3) à la rétention d'attributs de structure caractérisant les forêts surannées (arbres vivants de grand diamètre, chicots et débris ligneux) dans les peuplements résiduels des patrons de coupes agglomérées et en mosaïque. Le deuxième chapitre de ce mémoire vise quant à lui (1) à déterminer quelles sont les caractéristiques des arbres utilisés pour l'alimentation du Pic à dos rayé (Picoides dorsalis), (2) à déterminer si les pics s'alimentent en fonction de la disponibilité des bons substrats d'alimentation dans les bordures de coupes et (3) à caractériser le patron de déplacement des pics lors de leur quête alimentaire à proximité des lisières. L'aire d'étude se situe dans la zone de la pessière noire à mousses, dans la région du Nord-du-Québec (49° 12' à 50° 09' de latitude nord et 75°09' à 76° 37' de longitude ouest). Dans le cadre du premier chapitre, nous avons échantillonné neuf espèces d'oiseaux excavateurs de cavités dans 160 stations réparties également entre les peuplements résiduels des coupes agglomérées et en mosaïque. L'échantillonnage a été réalisé avec les méthodes des points d'écoute et des points d'appel dans le but de détecter le plus grand nombre d'individus possible. Les attributs de structure ainsi que les variables du paysage ont également été caractérisés pour chacune des stations. En ce qui concerne le deuxième chapitre, nous avons réalisé des suivis focaux de pics à dos rayé à l'intérieur de 18 bordures de coupes. Un inventaire des arbres morts sur pied et au sol a également été réalisé dans les lisières où des suivis focaux ont été préalablement réalisés. Nos résultats montrent que le Pic à dos rayé et la Mésange à tête brune (Poecile hudsonicus) avaient une occurrence plus forte dans les habitats résiduels des coupes en mosaïque alors que le Pic Flamboyant (Colaptes auratus) était plus abondant dans les habitats linéaires des coupes agglomérées. De plus, autant les variables locales que celles du paysage étaient importantes pour les espèces à l'étude. D'autre part, bien que les bons substrats d'alimentation pour le Pic à dos rayé étaient plus abondants à proximité des lisières, les pics évitaient tout de même de s'alimenter à cet endroit. Finalement, bien que les habitats linéaires des coupes agglomérées sont susceptibles de représenter des habitats sub-optimaux, ils sont néanmoins utilisés par la majorité des espèces à l'étude. Ainsi, la rétention, de façon permanente, de ces habitats linéaires ainsi que de massifs forestiers de plus grande superficie pourrait améliorer les conditions forestières et ainsi faire en sorte de maintenir ce groupe important d'espèces en zones aménagées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : excavateurs primaires de cavités, pics, coupes en mosaïque, coupes agglomérées

En Abitibi, à l'ouest du Québec, l'exploitation forestière a été, et reste encore, le moteur de l'économie de la région. Cette activité forestière a laissé des empreintes sur le paysage forestier qui se caractérise par une augmentation de la proportion des peuplements feuillus. En effet, au 20ème siècle et en ce début du 21ème siècle, la récolte des conifères dans les peuplements mixtes ou à dominance résineuse a marqué le développement de l'industrie forestière. Les peuplements résiduels sont aujourd'hui envahis par les feuillus e.g. le peuplier faux-tremble (processus d'enfeuillement). En conséquence, on observe une diminution de la proportion des conifères aux échelles du peuplement et du paysage. Ces activités anthropiques (i.e. Coupes) sont-elles seules à l'origine de la modification de ce paysage ou l'augmentation de la fréquence de ces coupes? Pour tenter de répondre à cette question et mieux comprendre la dynamique de l'enfeuillement sur les argiles de l'Abitibi, nous avons comparé l'effet de la coupe et du feu sur les attributs (composition, structure et diversité) des peuplements. Ensuite, nous avons analysé l'influence de la composition d'origine sur ces attributs. Nos résultats montrent que la composition des tremblaies issues de feu et de coupes d'origine mixte ou résineuse est actuellement comparable. Seule la régénération diffère sensiblement. Les tremblaies d'origine résineuses renferment une proportion élevée de sapin baumier et de peuplier baumier comparativement à celles d'origine mixte dominées par le peuplier faux-tremble. La diversité alpha et bêta ne montrent pas de différences marquées. Seule la structure des tremblaies dégage une tendance. Les tremblaies issues de feu et de composition d'origine résineuse se caractérisent par une abondance de gaules et de grosses tiges. Celles issues de coupes d'origine mixte, renferment plus de perches et de chicots de toutes grosseurs. Ces résultats montrent que le type, l'intensité et la fréquence des coupes adoptées avant l'avènement de l'ère industrielle, n'aurait pas significativement altéré les attributs des tremblaies. Contrairement, de nos jours, l'industrialisation de l'exploitation forestière semble modifier significativement les attributs des peuplements en Abitibi. À l'issue de ces travaux, notre compréhension de la dynamique des tremblaies dans la plaine argileuse reste fragmentaire et très limitée. Une analyse plus approfondie est nécessaire pour mieux cerner la dynamique des tremblaies de la plaine argileuse d'Abitibi. Cette analyse devra viser à quantifier la perte de superficie de peuplements résineux au profit de tremblaies et identifier les processus à la base de cette dynamique. En outre, une analyse spatio-temporelle des communautés végétales à l'intérieur des tremblaies et à l'échelle du paysage abitibien permettrait de quantifier les écarts entre les proportions actuelles et historiques, et d'élaborer des stratégies d'aménagement adaptées au contexte régional. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Enfeuillement, Peuplier faux-tremble, Composition, Structure, Diversité, Argile, Perturbation, Feu, Coupe, Abitibi.

Les perturbations naturelles sont aujourd'hui reconnues comme étant des parties intégrantes de la dynamique des forêts, voire même essentielles à la diversité et au fonctionnement des écosystèmes. C'est pourquoi depuis quelques années, on croit que la meilleure façon de conserver la biodiversité et les fonctions essentielles des écosystèmes forestiers soumis aux pratiques d'aménagement serait d'émuler les processus de perturbation naturelle se déroulant dans les forêts non aménagées. Bien que l'importance des perturbations intermédiaires soit de plus en plus reconnue, la plupart des travaux sur l'émulation des perturbations naturelles s'est concentrée sur le feu. Toutefois, un aménagement basé sur la compréhension des régimes des perturbations naturelles ne peut pas être axé exclusivement sur la dynamique des feux, ignorant le rôle des perturbations moins sévères ou survenant à de plus petites échelles. Les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette (TBE) constituent après les feux, la plus importante perturbation affectant la forêt boréale. Certains auteurs ont souligné des similitudes entre les épidémies sévères de la TBE et la coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS). Ces deux perturbations s'attaquent aux arbres matures en affectant peu ou pas la régénération préétablie et les sols. Pour arriver à modifier un aménagement forestier afin qu'il s'approche davantage d'un processus naturel, il est essentiel de caractériser précisément les différences et les similarités entre perturbations naturelle et anthropique. Nous proposons, dans le cadre de cette étude, de comparer les effets des CPRS à ceux des épidémies de la TBE dans les peuplements résineux de la sapinière à bouleau blanc dans la région de la Gaspésie. Puisqu'une éclaircie pré-commerciale (EPC) est systématiquement faite après chaque CPRS, et qu'il n'est pas possible de départager les effets de ces deux pratiques, la CPRS et l'EPC constituent ensemble la perturbation anthropique étudiée. Pour mieux comprendre les phénomènes écologiques impliqués dans ces deux types de perturbation, l'étude a été réalisée à deux échelles, soit celle du peuplement et celle du paysage. À l'échelle du peuplement, 10 stations issues de CPRS effectuées en 1989 et 10 stations sévèrement affectées par la plus récente épidémie de la TBE ont été étudiées. L'échantillonnage de données de végétation a permis d'évaluer les effets de ces perturbations sur l'abondance de matière organique telle que les chicots, les débris ligneux, les arbres résiduels, ainsi que la régénération retrouvée une quinzaine d'années après les perturbations. À l'échelle du paysage, l'interprétation de photographies aériennes a permis de caractériser la taille, la forme, et la distribution spatiale des ouvertures créées par ces perturbations. Les résultats obtenus montrent que les espèces compagnes du sapin baumier, soit l'épinette blanche et le bouleau à papier, ont été favorisées par l'épidémie de la TBE, tandis que les CPRS+EPC semblent plutôt favoriser la dominance du sapin. Les peuplements issus de l'épidémie présentent plus d'éléments structuraux tels que les arbres résiduels, les chicots et les débris ligneux en plus de présenter plus de variabilité horizontale sur le plan de la densité des tiges de plus de 2 m de haut. Les peuplements issus de CPRS+EPC présentent une plus grande diversité d'espèces d'arbre pour les strates inférieures alors que les peuplements issus de l'épidémie montrent une plus grande diversité pour les strates supérieures. Ainsi, nos résultats suggèrent que l'on devrait tenter de préserver les espèces compagnes lors de l'aménagement des forêts dominées par le sapin baumier, ainsi que certains éléments structuraux essentiels au fonctionnement des écosystèmes. De cette façon, il sera possible de conserver la variabilité naturelle et la biodiversité végétale et animale de ces forêts, et ainsi favoriser la résilience de ces écosystèmes. À l'échelle du paysage, contrairement à ce que l'on s'attendait, les ouvertures créées par la TBE ont des formes plus régulières que celles créées par les CPRS. Par contre, étant donné leur taille grandement supérieure, les ouvertures créées par les CPRS ont tout de même moins de bordure par unité de surface. Ces résultats suggèrent que l'agrégation des unités de coupe devrait être limitée, comme dans le cas des coupes mosaïques. Par contre, les coupes mosaïques telles que pratiquées aujourd'hui, se font à une échelle trop grossière par rapport à la fine mosaïque créée par l'épidémie de la TBE.

La stabilité des communautés naturelles est liée aux propriétés des réseaux trophiques. Des propriétés comme l'omnivorie et le généralisme augmentent les voies possibles de transfert d'énergie et répartissent le stress de la prédation sur plusieurs espèces, se qui stabilisent les communautés, réduit la pression sur les espèces rares et minimisent la perte de biodiversité. Toutefois, la caractérisation de la diète d'organismes cryptiques comme les arthropodes épigés est complexe et requiert l'utilisation d'outils comme les isotopes stables de carbone (δ13C) et d'azote (δ15N). Le ratio isotopique du carbone retrouvé dans un organisme indique les sources d'énergie utilisé par ce dernier tandis que son ratio isotopique d'azote révèle son niveau trophique. De plus, les écarts types des δ13C et δ15N d'une population indiquent respectivement le degré de généralisme et d'omnivorie de cette population. Le présent mémoire présente deux chapitres sous forme d'articles. Dans le premier article, nous avons évalué les effets de divers intensités de coupes forestières en forêt boréale mixte sur le degré de généralisme et d'omnivorie de quatre prédateurs épigés (Pterostichus adstrictus Eschscholtz, Staphylinus pleuralis Leconte, Platynus decentis (Say), Stereocerus haematopus Dejean) 2, 6 et 9 ans après les coupes en mesurant la réponse isotopique (δ13C et δ15N) des populations. Les traitements sylvicoles ont eu lieu sous deux types de couverts (feuillus ct de conifères) et sont : 1) des coupes totales, 2) des coupes partielles (20% de rétention) et 3) des peuplements. Toutes les combinaisons de peuplements et de traitements furent répliquées trois fois et font partie d'une expérience plus grande nommée EMEND, toujours en cours au Nord de l'Alberta. Nos résultats ont révélé peu d'effet des coupes sur le degré de généralisme et d'omnivorie des espèces. Nous avons toutefois détecté une élévation du δ15N de P. adstrictus et S. pleuralis dans les coupes totales. Ces élévations du δ15N pourraient indiquer des changements de diètes vers des proies de niveaux trophiques plus élevés ou encore un état de jeûne dû à un manque de ressources. Puisque les effets sont tout d'abord visibles dans les coupes totales, il est possible que les coupes partielles soient plus aptes à protéger les ressources que les coupes totales. Dans le deuxième article, nous avons testé la relation entre la longueur des coléoptères de trois guildes (herbivores, fungivores et prédateurs) et leur niveau trophique (δ15N). Les coléoptères furent récoltés à l'été 2000 dans les peuplements témoins de feuillus et de conifères d'EMEND. Nous n'avons pas trouvé de relation positive entre la longueur et le niveau trophique des coléoptères, mais ces résultats suggèrent que la taille détermine en grande partie la niche et le type de matière consommée par les espèces. Nos résultats démontrent également que la diète des espèces ne change pas au cours que la succession forestière, ce qui suggère une limite dans la capacité des coléoptères à changer leur type d'alimentation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Isotopes stables, forêt boréale, réseaux trophiques, ornnivorie, coléoptères.

L'exportation d'importantes quantités de biomasse hors des écosystèmes forestiers peut réduire leurs réserves en nutriments et diminuer la fertilité des sols. Afin d'assurer le maintien de la productivité des stations forestières, le développement des critères relatifs aux choix des sites à récolter est primordial. Ce travail fait partie d'une étude plus large visant à étudier la vulnérabilité des stations forestières à l'exportation de biomasse. Nous nous intéressons à l'incidence de la récolte de biomasse forestière sur le statut nutritif des sols et sur la croissance de la régénération au cours des 14 premières années suivant la coupe en fonction de la fertilité initiale du sol. L'étude s'est déroulée dans la forêt boréale du Québec, en Abitibi-Témiscamingue. Au total, 117 sites couvrant deux procédés de récolte (par troncs seulement et par arbres entiers), trois types de dépôt de surface (argiles et limons lacustres, till et sables) et deux espèces (épinette noire et pin gris) ont été échantillonnés. Les données regroupent aussi deux périodes de coupe soit 7 à 9 et 13 à 14 ans après récolte. Dans chaque site, quatre placettes d'une superficie de 100 m2 ont été localisées. À l'intérieur de chaque placette, les tiges d'essences commerciales ont été dénombrées et la hauteur totale de trois arbres dominants par essence présente a été mesurée. Sur ces mêmes arbres, les aiguilles ont été récoltées afin d'en mesurer la composition en éléments nutritifs. Deux échantillons de la couverture morte et du sol minéral ont été prélevés par placette. Des modèles linéaires mixtes ont été appliqués aux données. Nos résultats montrent une quantité significativement plus faible de la matière organique des horizons supérieurs du sol à la suite de la récolte par arbres entiers, indépendamment du dépôt de surface et de la période après coupe. Cette réduction se reflète aussi dans les réserves du carbone et d'azote de la couverture moite et les concentrations en C du sol minéral. Les concentrations en cations basiques des deux horizons du sol sont plus importantes dans les sites de récolte par arbres entiers pour la période de 13-14 ans après coupe. Ces différences sont en partie liées à la richesse initiale plus élevée des argiles et limons lacustres et des tills récoltés par arbres entiers. Sur les sites récoltés 7 à 9 ans avant l'étude, les résultats montrent des réserves plus faibles en cations basiques, mais variables d'un dépôt à l'autre. Les relations entre les réserves en cations basiques du sol et la croissance des arbres sont faibles. Pour la période 13-14 ans après coupe, la hauteur du pin gris est moins élevée sur les sites récoltés par arbres entiers qui sont caractérisés par des réserves plus élevées en cations basiques. Par contre, l'épinette noire n'affiche aucune différence de croissance en hauteur entre les procédés. Pour la période 7 à 9 ans après coupe, la croissance en hauteur du pin gris sur les sites récoltés par arbres entiers est moindre que celle observée sur les sites récoltés par troncs seulement. Les concentrations foliaires en nutriments et le rapport (Ca+Mg+K)/Al de la couverture morte montrent une sensibilité meilleure à l'intensité d'exportation de biomasse que les concentrations en cations basiques. Une meilleure caractérisation de la minéralogie des argiles et limons glaciolacustres de la région d'étude s'impose afin de mieux caractériser les différences initiales des sites. Pour le suivi nutritionnel des stations forestières, le potentiel des indicateurs foliaires demande d'être exploré plus intensivement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : exportation de biomasse forestière, fertilité du sol, nutrition foliaire, croissance.

Les hypothèses actuelles en science halieutique prédisent un fort recrutement des populations de poissons lorsque les conditions environnementales favorisent la croissance rapide durant les jeunes stades de vie. Les coupes forestières dans les bassins versants provoquent une augmentation de la concentration en éléments nutritifs de l'eau dans les lacs oligotrophes boréaux. Ces changements environnementaux sont susceptibles de modifier les conditions d'alimentation et de croissance des larves et des juvéniles et ultimement, ils risquent d'influencer la survie et le recrutement des populations de poissons. L'objectif de cette étude était de déterminer l'impact des coupes forestières sur l'écologie des jeunes stades de vie chez la perchaude (Perca flavescens) dans les lacs du bouclier boréal laurentien. Pour atteindre cet objectif, des perchaudes de l'année ont été capturées durant trois années consécutives (2003, 2004 et 2005), dans trois lacs dont le bassin versant a subi des coupes forestières après la première année d'échantillonnage et dans trois lacs non perturbés. Les caractéristiques de croissance individuelle ont été mesurées chez ces perchaudes à l'aide de l'analyse de la microstructure de l'otolithe. Les coupes forestières ont provoqué une augmentation des taux de croissance durant les stades larvaire et juvénile en 2005, qui était accompagnée d'une augmentation de la biomasse algale. Nous avons vérifié l'influence trophique des modifications environnementales en pratiquant l'analyse des contenus stomacaux des perchaudes en 2005. Ces analyses ont montré que les perchaudes à croissance rapide avaient une diète différente, basée sur les proies du genre Daphnia. Nous avons aussi mesuré une plus grande abondance de Daphnia spp. et des concentrations de carbone organique dissous plus élevées dans les lacs perturbés en 2005. Les résultats suggèrent que les jeunes perchaudes ont bénéficié d'une plus grande abondance de proies qui, couplée à une meilleure détection, a mené à une croissance rapide. L'influence des conditions environnementales favorables sur la croissance rapide des perchaudes des lacs perturbés a été confirmée en écartant la possibilité que la croissance rapide ait été créée par une survie sélective à la croissance ou par un potentiel pour la croissance rapide déjà présent à l'éclosion. Les analyses de survie sélective à la croissance ont montré que la croissance rapide n'était pas toujours sélectionnée; elles ont plutôt montré que la direction de la sélection était variable d'une population à l'autre. Enfin, les implications des conditions environnementales et de la sélection pour la croissance rapide ou lente ont été discutées dans une perspective de prédiction du recrutement des populations de perchaudes. Nos résultats suggèrent que les conditions environnementales favorisant la croissance sont en grande partie responsables de la force du recrutement, mais que la direction et l'intensité de la survie sélective à la croissance peuvent en ajuster le niveau du recrutement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Perchaude, Jeunes stades de vie, Croissance, Succès d'alimentation, Survie sélective à la croissance, Recrutement, Coupes forestières, Carbone organique dissous, Forces écologiques ascendantes, Microstructure de l'otolithe.

Thèse (D. en biologie)--Université du Québec à Montréal, 2005. / En tête du titre: Université du Québec à Montréal. Comprend des réf. bibliogr. Publié aussi en version électronique.

La coupe forestière s'est beaucoup intensifiée dans les dernières décennies dans la forêt boréale canadienne. L'environnement aquatique est directement affecté par les perturbations de l'environnement terrestre. Ainsi, les coupes forestières pourraient affecter l'ensemble du réseau trophique des écosystèmes lacustres et l'habitat d'alimentation de l'omble de fontaine (Salvelinus fontinalis), l'espèce sportive la plus pêchée au Québec. Cependant, il y a peu d'information traitant des effets de l'exploitation forestière sur les écosystèmes lacustres et leurs populations piscicoles. L'objectif général de ce projet était d'évaluer l'impact des coupes forestières sur le fonctionnement du réseau trophique de l'omble de fontaine dans des lacs de la forêt boréale. Les objectifs spécifiques poursuivis visaient à (1) réaliser une description isotopique de la structure du réseau trophique de l'omble de fontaine avant la coupe forestière ; (2) évaluer l'impact des coupes forestières sur la qualité de l'eau et sur la nature du carbone organique dissous et (3) évaluer l'impact des coupes forestières sur le réseau trophique lacustre et sur l'omble de fontaine basé sur l'analyse des signatures isotopiques du carbone et de l'azote. Pour atteindre ces objectifs, nous avons échantillonné huit lacs en forêt boréale, dans le bassin hydrographique de la Rivière Mistassibi-Est, à environ 215 km de Dolbeau-Mistassini. Les échantillons ont été collectés en juillet 2008, 2009 et 2010. Quatre lacs ont subi les effets de coupes forestières sur leur bassin versant à partir du second été d'échantillonnage (groupe coupé) et quatre autres lacs n'ont subi aucune perturbation lors de l'étude (groupe témoin). Les coupes forestières ont été menées selon la stratégie de la coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS). Tous les lacs ont été échantillonnés avant que ne débutent les coupes forestières (juillet 2008), puis ont été revisités après les coupes (juillet 2009 et 2010). La matière organique d'origine terrestre s'est avérée être la principale source de carbone des invertébrés benthiques dans tous les lacs échantillonnés. L'omble de fontaine dépendait principalement, quant à lui, des macroinvertébrés benthiques prédateurs pour son alimentation (objectif 1). Les activités de coupes forestières semblent avoir un impact à court terme (i.e., une année après la perturbation) sur les concentrations en carbone organique dissous et en phosphore total (objectif 2). Il apparaît cependant que cet impact est atténué deux ans après la perturbation, ce qui suggère que le système lacustre est résilient et donc en mesure de retourner au stade initial. Les activités de coupes forestières n'ont pas affecté la nature du carbone organique retrouvé dans les lacs. Ce carbone est essentiellement d'origine allochtone dans tous les lacs (objectif 2). La principale source de carbone pour les consommateurs benthiques primaires est la matière organique d'origine allochtone (feuilles) autant dans les lacs témoins que les lacs coupés (objectif 3). L'omble de fontaine s'alimente principalement des invertébrés benthiques prédateurs dans les lacs témoins. Cependant, dans les lacs coupés un an après la perturbation, l'omble de fontaine semble s'alimenter principalement du zooplancton plutôt que du zoobenthos. Et deux années après la coupe, l'omble de fontaine retourne à un mode d'alimentation rencontré avant la coupe (objectif 3). Ceci ne fait que confirmer que les lacs étudiés ont une certaine résilience, étant donné que deux années après la coupe, ils sont capables de retourner au même stade qu'avant la perturbation. Ce projet de recherche a contribué à mieux comprendre les interactions de l'omble de fontaine avec les activités sur les bassins versants des lacs qui l'hébergent. Plusieurs résultats de recherche restent à être approfondis. Cependant, deux résultats peuvent contribuer à une meilleure gestion de l'omble de fontaine : (1) les écosystèmes lacustres en forêt boréale, et plus particulièrement l'omble de fontaine, dépendent indirectement de la matière organique produite par les écosystèmes forestiers riverains et (2) il existe une résilience des systèmes lacustres étudiés puisqu'ils retournent à leur état initial deux années après la coupe. Ce projet de recherche a favorisé une approche intégrée des écosystèmes terrestres et aquatiques en regard des coupes forestières en forêt boréale, une approche souvent occultée dans les études centrées sur un seul type d'écosystème. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Coupes forestières, réseau trophique, lac, forêt boréale, omble de fontaine, matière organique, isotopes stables