Le génie végétal est reconnu comme une approche efficace pour stabiliser une berge dégradée tout en apportant une plus-value écologique à l'ouvrage. Toutefois, la contribution de ces ouvrages de stabilisation de berge à la diversité végétale riveraine ainsi que les mécanismes sous-jacents sont encore mal connus. L'objectif de cette thèse de doctorat est d'évaluer la réponse des communautés végétales à la stabilisation de berge, et de déterminer les processus structurant la végétation. La flore vasculaire riveraine a été inventoriée dans 124 sites du Québec, principalement dans les Basses terres du Saint-Laurent. La diversité végétale de berges stabilisées et naturelles a d'abord été caractérisée, pour mettre en lumière la contribution du génie végétal au maintien d’une végétation diversifiée sur les berges, par comparaison avec les berges naturelles et les enrochements. Une chronoséquence a ensuite permis de documenter la capacité du génie végétal à initier une succession de la végétation vers des stades post-pionniers. Finalement, les mécanismes écologiques structurant les communautés végétales riveraines ont été identifiés sur les berges de génie végétal et sur les berges naturelles. J'ai pu démontrer le retour d'une diversité alpha importante sur les berges de génie végétal, accompagné d'une grande richesse en d'espèces indigènes et hydrochores. En revanche, la composition des communautés sur les berges de génie végétal semblait plus homogène que celle des enrochements ou des berges naturelles, et dépendait de l'ordre de Strahler du cours d'eau (position du site dans le bassin hydrographique). Les techniques de génie végétal induisaient un changement temporel dans la composition des communautés suivant le schéma classique de succession végétale, aboutissant avec le temps à un retour d'espèces post-pionnières ligneuses, compétitrices et tolérantes au stress et à l'ombre. Les communautés de berges stabilisées avec du génie végétal semblaient principalement structurées par les mécanismes de colonisation de l'habitat riverain, liés à la dispersion des graines et aux processus agissant à l'échelle du paysage. En somme, ces travaux permettent une meilleure compréhension des effets de la stabilisation de berge sur la flore riveraine, et proposent des pistes de recherche pour améliorer les pratiques de restauration de la végétation riveraine en contexte de stabilisation de berge. / Bioengineering is an alternative approach to hard civil engineering to stabilize unstable or eroding riverbanks while promoting a high ecological value. However, the contribution to bioengineered riverbanks to riparian plant diversity and the underlying processes at play are still largely unknown. This thesis aims to assess the response of riparian plant communities to riverbank stabilization, and to determine the processes structuring the vegetation. Vascular plant species of riparian habitats have been inventoried at 124 sites in Québec, mainly in the Saint Lawrence lowlands. First, the plant diversity of stabilized and natural riverbanks was characterized to shed light on the contribution of bioengineering to the recovery of a biodiverse riparian vegetation, compared to riprapped and natural sites. Second, a chronosequence was used to investigate the potential of bioengineering techniques to initiate vegetation succession toward post-pioneer stages. Finally, ecological mechanisms shaping riparian plant communities were evaluated on bioengineered and natural riverbanks. I demonstrated that bioengineering promoted a highly diverse vegetation, associated with great richness in native and hydrochorous species. Yet, community composition of bioengineered riverbanks was more homogeneous, compared to those of riprap or natural sites, and were dependent on the stream order (localization in the watershed). Bioengineering started a temporal shift of the vegetation following the classic vegetation succession scheme, with the recovery of ligneous post-pioneer species, competitive, stress- and shade-tolerant. Plant communities of bioengineeredriverbanks was structured by mechanisms related to habitat colonization, linked to the dispersal vector and landscape-scale processes. Altogether, this thesis gives a deeper understanding of riverbank stabilization effects on riparian flora, and suggest promising future research to diagnose the restoration success of a stabilization operation involving bioengineering.

Les changements climatiques ont des effets importants sur la dynamique des écosystèmes subarctiques puisqu'ils résultent généralement en de meilleures conditions de croissance pour les espèces végétales. Une telle amélioration pourrait se répercuter sur la performance des espèces ligneuses et mener à la densification ou à l'avancée des peuplements arbustifs et arborescents, ce qui résulterait en la complexification de la structure verticale de ces écosystèmes. L'objectif de cette étude est de caractériser la biomasse, la croissance et l'évolution de la structure des communautés végétales au Nunavik (Québec). Pour ce faire, la caractérisation et l'échantillonnage de trois stations couvrant un gradient latitudinal s'étendant de la zone de la pessière à lichens jusqu'à la toundra arbustive ont été réalisés lors des étés 2018 et 2019. En plus des relevés de végétation permettant de quantifier la strate arbustive, des échantillons de Betula glandulosa ont été récoltés afin d'effectuer des analyses dendrochronologiques. Nos résultats montrent que les caractéristiques du couvert arbustif sont plutôt fonction de la formation végétale échantillonnée que de la position le long du gradient latitudinal, soulignant l'importance des facteurs biotiques (compétition) et abiotiques (topographies, expositions au vent) sur la dynamique de la strate arbustive. Nos résultats démontrent également que le taux de croissance vertical de B. glandulosa tend à diminuer du sud vers le nord le long du gradient d'intérêt. Finalement, nous avons également démontré que la croissance radiale de cette espèce dépend principalement de la température estivale et des précipitations en début de saison hivernale. Toutefois, les individus dans la portion nord du gradient ont une sensibilité climatique plus élevée que ceux de la portion sud. Nos résultats démontrent que le développement de la structure verticale de la strate arbustive sera plus lent pour les écosystèmes de la zone bioclimatique de la toundra arbustive, et ce même si la performance de l'espèce arbustive dominante y présente une sensibilité climatique accrue. / Climate change has important effects on the dynamics of subarctic ecosystems since it generally results in better growing conditions for plant species. Such an improvement could have repercussions on the performance of woody species and lead to the densification or advance of shrub and tree stands, which would increase in the complexity of the vertical structure of these ecosystems. The objective of this study is to characterize biomass, growth and the evolution of the plant structure of plant communities in Nunavik (Quebec). To do so, we characterized and sampled of three stations covering a latitudinal gradient extending from the spruce-lichen forest to the shrub tundra during the summers of 2018 and 2019. Vegetation surveys were carried out to quantify the shrub layer and samples of Betula glandulosa were collected to perform dendrochronological analyses. Our results show that shrub cover characteristics are more a function of the plant formation sampled than of the position along the latitudinal gradient, suggesting that biotic (competition) and abiotic (topography, wind exposures) factors have a strong influence on the dynamics of the shrub layer. Our results also show that the vertical growth rate of B. glandulosa tends to decrease from south to north along the gradient. Finally, we also demonstrated that the radial growth of this species mainly responds on summer temperature and early winter precipitation. However, individuals in the northern portion of the gradient have a higher climate sensitivity than those in the southern portion. Our results show that the development of the vertical structure of the shrub layer will be slower in the shrub tundra bioclimatic zone, even if the performance of the dominant shrub species has an increased climatic sensitivity in this zone.

Les interactions trophiques plante-herbivore sont indirectes lorsque la consommation d’une plante par un herbivore est influencée par la présence d’une plante voisine. L’influence des plantes environnantes sur la sélection des herbivores a été décrite par des études sur l’approvisionnement des herbivores, mais aussi par des études sur les effets associatifs entre plantes. À cause de leur évolution parallèle, certains thèmes communs dans les études sur l’approvisionnement des animaux ont eu peu d’échos dans la compréhension des effets associatifs entre les plantes. L’objectif général de cette thèse est de comprendre les effets indirects des communautés végétales sur l’utilisation des plantes par les grands herbivores, dans le contexte des facteurs affectant l’approvisionnement. Premièrement, je me suis intéressée à la distance à laquelle une plante environnante influence la sélection, car l’approvisionnement est un processus spatialement hiérarchique. Grâce à une méta-analyse, je révèle que les plantes environnantes influencent l’utilisation d’autres plantes par les grands herbivores jusqu’à des centaines de mètres carrés. En étudiant les effets associatifs à l’île d’Anticosti (Québec, Canada), je démontre que les plantes environnantes peuvent augmenter ou diminuer le broutement du cerf de Virginie sur le sapin baumier, selon l’échelle considérée. Deuxièmement, j’ai testé l’effet de facteurs susceptibles d’influencer l’approvisionnement des herbivores sur les effets associatifs. Par exemple, la qualité nutritive des plantes environnantes augmentait le broutement sur les sapins. De plus, l’abondance relative des plantes de la communauté pouvait créer des effets associatifs : en Outaouais (Québec, Canada), les pins blancs étaient moins broutés dans les parcelles plus diversifiées où l’abondance relative des espèces préférées était plus faible. Ma thèse met en valeur l’importance d’incorporer une perspective animale, qui tient compte des objectifs et des contraintes qui génèrent les choix des herbivores, à l’étude des effets associatifs. De plus, elle propose des avenues de recherches prometteuses, comme incorporer la variabilité intraspécifique dans les traits fonctionnels des plantes, tel que leur qualité nutritive, et considérer les effets associatifs à plusieurs échelles spatiales. Ces travaux améliorent notre compréhension des interactions trophiques indirectes, en démontrant l’influence de facteurs comme l’abondance des ressources sur ces interactions. De plus, je propose un mécanisme potentiel, soit les comportements d’approvisionnement des herbivores, ce qui ouvre la voie à une généralisation des effets associatifs à différents systèmes. / Plant-herbivore trophic interactions can be indirect, such as when the consumption of a plant by an herbivore is influenced by the presence of a neighbouring plant. The influence of neighbouring plants on herbivores’ selection has been described in studies of foraging but also in studies of associational effects between plants. Because of their parallel evolution, some common theme in the studies of animal foraging has been seldom addressed in the understanding of associational effects among plants. The general objective of this thesis is to understand the indirect effects of vegetation communities on plant use by large herbivores, in the context of factors affecting foraging. First, I investigated at which distance a neighbouring plant can influence herbivores’ selection, because foraging is a spatially hierarchical process. By a meta-analysis, I uncovered that neighbouring plant can influence the use of other plant species by large herbivores up to hundreds square metres. By a study of associational effects on Anticosti Island (Québec, Canada), I also demonstrated that neighbouring plants can increase or decrease browsing by white-tailed deer on balsam fir, depending on the scale considered. Second, I tested the relative contribution on associational effects of factors susceptible to influence foraging by herbivores. For example, the nutritional quality of neighbouring plants increased browsing on firs. Moreover, the relative abundance of plants in the community can generate associational effect: in the Outaouais region (Québec, Canada), white pines were less browsed in diversified plots where the relative abundance of preferred species was lower. My thesis supports the importance of incorporating an animal perspective, which takes into account the objectives and constraints on herbivores foraging choices, in the study of associational effects. Moreover, it offers promising research perspective, like including plant intraspecific variability in functional traits, such as nutritional value, and considering associational effects at multiple spatial scales. This work improves our understanding of indirect trophic interactions, by demonstrating the influence of factors such as resource abundance on these interactions. It also proposes a mechanism, foraging processes of herbivores, which paves the way to a generalization of associational effects in different systems.

La découverte des facteurs qui contrôlent la structure spatiale des communautés d’arbres peut permettre d’expliquer la coexistence de nombreuses espèces en forêt tropicale. Notre thèse vise à déterminer la structure spatiale des arbres et à identifier certains facteurs à l’origine de ces structures en forêt tropicale d’Ipassa au Gabon. Nous avons étudié dans des dispositifs différents, la structure spatiale des communautés d’arbres et leur dispersion, l’influence des phases de développement de la forêt, des facteurs édaphiques et topographiques sur la répartition spatiale des arbres. L’effet des chablis sur la régénération a aussi été évalué. Dans le chapitre 1, l’étude de la structure spatiale et de la dispersion des espèces a été réalisée dans 3 parcelles d’un hectare choisies au hasard. Le test de Freeman-Tuckey démontre une différence significative dans la répartition des phases de développement. Les calculs de l’indice INDVAL ont identifié 30 espèces indicatrices de ces phases de développement. L’analyse de la structure spatiale au moyen du corrélogramme de Mantel révèle l’existence de corrélations spatiales significatives dans les données. Les calculs de l’indice de Morisita montrent que 88 espèces (48%) présentent une hyperdispersion alors que 75 espèces (41%) ont une structure spatiale agrégée. La répartition spatiale des arbres ne relève pas du hasard dans cette forêt. Dans le chapitre 2, l’analyse des correspondances multiples démontre que 30 espèces sont associées aux facteurs édaphiques et topographiques le long d’un transect de 5 km. L’étude du régime de perturbations sur 38 ha, au chapitre 3, établit que la forêt d’Ipassa est affectée par un gradient de chablis partiels, de chablis élémentaires, de chablis multiples et complexes. Le taux de renouvellement de la forêt avoisine 73 ans. L’analyse des correspondances multiples montre qu’environ 35 espèces d’arbres sciaphiles se régénèrent dans les chablis partiels et chablis élémentaires, 12 espèces héliophiles colonisent les chablis multiples. Plusieurs espèces ne semblent cependant pas associées aux variables d’habitat. Ainsi, les facteurs étudiés agiraient de manière contextuelle. Par l’hypothèse contextuelle, nous admettons que plusieurs facteurs déterminent la structure spatiale des arbres en forêt tropicale, l’effet ou l’absence d’effet de chaque facteur dépend du contexte écologique local. Ce faisant, les théories écologiques en forêt tropicale sur la structure spatiale des arbres et les facteurs qui les génèrent devraient intégrer le fait que le contexte écologique de chaque localité joue un rôle déterminant.

La forêt boréale canadienne est fragmentée par plusieurs centaines de milliers de kilomètres de routes. Ces routes sont souvent construites sur des tourbières, un type de milieu humide caractérisé par son accumulation de tourbe, ce qui peut avoir plusieurs impacts sur l'environnement, comme la perturbation de la circulation de l'eau, la perte locale de séquestration du carbone et l'enrichissement en nutriments du site adjacent à la perturbation. Une nouvelle approche de restauration a été testée sur une tourbière affectée par un chemin utilisé dans le cadre de l'extraction des sables bitumineux dans la région de Fort McMurray en Alberta. Cette nouvelle approche consiste en l'extraction partielle du substrat minéral formant la route, l'application de matériel végétal directement sur le substrat minéral résiduel exposé, et la création de canaux souterrains pour favoriser la circulation de l'eau au niveau de la nappe phréatique à travers la route. Le succès de la méthode de restauration a été évalué en fonction de quatre objectifs : 1) rétablir l'homogénéité de la nappe phréatique de part et d'autre de la route; 2) établir de conditions de surface favorables à des communautés végétales typiques des fens; 3) limiter l'impact de la route sur les conditions physico-chimiques de la tourbière entourant la route; et 4) favoriser le retour de communautés végétales typiques des tourbières de la région. Les résultats de cette étude démontrent que la technique de restauration employée permet une meilleure circulation de l'eau et des conditions de surface favorables aux espèces ciblées. Malgré ces améliorations, la route continue à exercer un léger effet de barrage dans les six premiers mètres de la tourbière adjacente. Un effet d'enrichissement en nutriments de la tourbière a été constaté jusqu'à une distance de 2 m d'éloignement de la route. Le succès du rétablissement des communautés végétales n'a pu être confirmé au cours de cette étude se déroulant les deux premières années post-restauration, comme la régénération de communautés ciblées peut prendre plus de trois années. Comme ce projet est l'un des premiers à tester le transfert de la couche muscinale directement sur substrat minéral d'une route, une expérience en serre a également été effectuée afin de déterminer quelles espèces de sphaignes et d'autres mousses sont les mieux adaptées à la colonisation du substrat minéral dans le nord de l'Alberta. Le taux de survie de sept espèces de bryophytes a été évalué sur une période de quatre mois en fonction de la présence ou l'absence d'ombrage. Toutefois, d'autres expériences en serre seront nécessaires pour corroborer ces résultats, et pour étudier un plus grand nombre d'espèces de mousses et ainsi déterminer quels taxons sont plus aptes à coloniser un substrat minéral. Bien que davantage de recherches soient nécessaires, les connaissances acquises lors de cette étude permettront à l'industrie, à des instances gouvernementales et d'autres organismes œuvrant dans les milieux humides à continuer de développer des techniques de restauration prometteuses sur substrat minéral en milieu humide et ainsi promouvoir un développement plus durable en réduisant leur empreinte écologique. / The Canadian boreal forest is fragmented by several hundreds of thousands of kilometers of roads. These roads are often built on peatland, a type of wetland characterized by its accumulation of peat. Roads can have several impacts on the environment, such as the nutrient enrichment of the nearby peatland and the disruption of the water flow. A new reclamation approach was tested on a bog disturbed by a road used for oil sands extraction in the Fort McMurray region, in Alberta. This new approach consists in the partial extraction of the road mineral substrate (in order to rewet the road), the application of the Moss Layer Transfer Technique directly on the residual mineral substrate, and the creation of channels to induce a better water flow at the water table level through the road. The success of the restoration technique is assessed on the basis of four objectives: 1) restoring the homogeneity of the water table on both sides of the road; 2) establishing surface conditions favorable to the target plant communities; 3) mitigating the impact of the road on the physicochemical conditions of the adjacent peatland; 4) restoring plant communities typical of the region's peatlands. The results of this study show that the restoration technique used makes it possible to induce better water flow and surface conditions favorable for the targeted species. However, despite these improvements, the road continues to have a dam effect on the water flow coming from the adjacent peatland. Additionally, an enrichment effect for several chemical elements and components up to a distance of 2 m from the road have been measured in the peatland. As this project is one of the first of its kind to apply the Moss Layer Transfer Technique directly on mineral substrate of a road, a greenhouse experiment was carried out to determine which Sphagnum and other moss species are best suited for the colonization of mineral substrate in northern Alberta. The survival of seven bryophyte species was assessed over a four-month period based on the presence or absence of shading. Further greenhouse experiments will be needed to corroborate these results, to study a greater number of moss species and thus determine which taxa are more apt to colonize a mineral substrate. Although more research is needed, the knowledge acquired during this study will allow industry, government and other organizations working in wetlands to continue to develop promising wetland restoration techniques on mineral substrate and thus promote a more sustainable development by reducing their ecological footprint.

Lors de la mise en place d’un projet de restauration, il est impératif de définir un écosystème de référence qui aidera à orienter les actions à poser. La restauration écologique des tourbières minérotrophes (fens) en est à ses débuts au Canada. À court terme, le but est d’introduire des communautés végétales qui ont le potentiel d’accélérer le retour de l’accumulation de la tourbe. Or, les connaissances actuelles des communautés végétales et des processus écosystémiques propres aux fens sont limitées. Cette recherche doctorale a pour objectif de définir un écosystème de référence pour des fens modérément riches à riches du sud-est du Canada et de cibler des communautés végétales préférentielles à l’atteinte des buts de restauration écologique des tourbières. Afin de consolider l’écosystème de référence, trois sources d’informations (temporelle, spatiale et empirique) ont été utilisées. L’analyse paléoécologique nous informe sur la dynamique de développement hydroséral, somme toute stable, d’un écosystème tourbeux sur une période de 8000 ans. Le comblement d’un plan d’eau est à l’origine de la tourbière où se sont succédées des communautés végétales de grandes cypéracées, puis des communautés dominées par les mousses brunes et les cypéracées basses. Les processus autogènes semblent avoir été prédominants dans l’évolution de la tourbière telle qu’elle est aujourd’hui. La caractérisation de treize fens naturels a résulté à l’identification de deux communautés végétales. La première est une communauté de grandes-cypéracées (magnocariçaie) associée à une production de biomasse et à un niveau d’eau élevés. La seconde est une communauté plus diversifiée de Sphagnum(warnstorfii)-Thuja. À l’exception du S. warnstorfii, cette communauté se compose davantage d’espèces généralistes des tourbières boréales qui croissent dans des habitats plus secs ou ombragés tels que les buttes ou les sous-bois. L’étude met aussi en lumière l’importance du Thuja occidentalis dans les fens régionaux. Sa présence, en densité modérée, devrait être favorisée à long terme. Trois fens naturelles ont été sélectionnées pour une étude approfondie des caractéristiques fonctionnelles de production primaire nette (PPN) et de taux de décomposition. La moyenne de PPN incluant toutes les strates de végétation est de 450 g m⁻² an⁻¹. Cette étude confirme l’importance des estimations de PPN du compartiment souterrain (45% de la biomasse totale), des bryophytes (21%) et des arbres (16%). Le S. warsntorfii est la mousse la plus productive (140 g m⁻² an⁻¹) et celle qui se décompose le plus lentement (valeur annuelle de décomposition exponentielle k de 0,07). La présence du S. warnstorfii contribue à l’augmentation du potentiel d’accumulation de tourbe. Les communautés du biotope des buttes ont également un meilleur potentiel d’accumulation de tourbe que celles des platières. Finalement, dans la partie expérimentale de la thèse, il a été conclu qu’il n’est pas nécessaire d’augmenter la diversité spécifique et structurelle pour accroître les chances de retour de l’accumulation de tourbe. La performance des variables mesurées est plutôt dépendante de l’identité des espèces composant les assemblages. La présence du Myrica gale, du Carex aquatilis ou du S. warnstorfii dans une communauté augmente significativement la production de biomasse sur le terrain. La présence d’une bryophyte augmente le recrutement de nouvelles espèces tandis que le M. gale ou le C. aquatilis le diminue. La complémentarité entre les espèces a été l’effet dominant sur la production de biomasse dans l’expérience terrain, tandis que l’effet de sélection a été observé en serre. On conclut qu’il existe des relations synergiques dans la décomposition de plusieurs litières mises en association. Une production de biomasse plus élevée devra ainsi être ciblée si le taux global de décomposition est prévu d’augmenter. Suite à la synthèse de ces trois chapitres, il est recommandé d’inclure des bryophytes dans les communautés à restaurer, en particulier le S. warnstorfii afin d’accélérer le retour des fonctions dans les tourbières restaurées et le recrutement de nouvelles espèces. Une communauté de grandes cypéracées est considérée lorsque l’introduction de bryophytes est hasardeuse. / When setting up a restoration project, it is imperative to define a reference ecosystem. This will determine the actions to be taken. In Canada, the ecological restoration of the minerotrophics peatlands (fens) is at its infancy stage. In the short term, the restoration goal is to introduce plant communities that have the potential to accelerate the return of peat accumulation. However, current knowledge of plant communities and ecosystem processes specific to fen are limited. The aim of this doctoral research is to define a reference ecosystem for moderately rich to rich fens in southeastern Canada and to target preferential plant communities to achieve the ecological restoration goals of peatlands. In order to consolidate the reference ecosystem, three sources of information were used: temporal, spatial, and empirical. Paleoecological analysis shows us the dynamics of the hydroseral development, notably how stable plant communities has been over a period of 8000 years. Terrestrialization was at the origin of the peatland development. Not long after body of water filled, tall cyperaceae community were followed by communities dominated by the brown mosses and the small cyperaceae. Autogenous processes seem to have been predominant in the evolution of the peatland. The characterization of thirteen natural fens has resulted in the grouping of two plant communities. The first is a tall cyperaceae (magnocaricion) community associated with high biomass production and high water level, the second is a more diverse community of Sphagnum (warnstorfii)–Thuja. With the exception of S. warnstorfii, this community is composed primarily of generalist species of boreal peatlands that grow in drier or shaded habitats, such as underwood or hummocks. The study also highlights the importance of Thuja occidentalis in regional fens. Over time and in moderate density, its presence should be promoted. Three natural fens were selected for an in-depth study of the functional characteristics of net primary production (NPP) and decomposition rates. The average production, including all vegetation layers, is 450 g m⁻² yr⁻¹. This study confirms the importance of the NPP estimations with regard to belowground (representing 45% of total biomass), bryophytes (21%) and trees (16%), among others. S. warsntorfii is the most productive bryophyte (140 g m⁻² yr⁻¹) and decomposes the slowest (annual exponential decomposition value k of 0.07). The presence of S. warnstorfii contributes to the increased potential for peat accumulation. The communities of the hummock biotope also have a better peat accumulation potential than those of lawns. Finally, in the experimental part of the thesis, it was concluded that there is no need to increase specific or structural diversity to increase the chances of return of peat accumulation. The performance of the measured variables is rather dependent on the identity of the species composing the assemblages. In the field, the presence of Myrica gale, Carex aquatilis or Sphagnum warnstorfii, individually or in combination, increases biomass production. The combination of these three species leads to transgressive overyielding for the production of aerial biomass. The presence of a bryophyte increases the recruitment of new species while M. gale or C. aquatilis will decrease it. The complementarity between species was the dominant effect on biomass production in the field experiment, while the selection effect was observed in greenhouses. Moreover, we concluded that there are synergistic relationships in the decomposition of litters when grouped. Higher biomass production should therefore be targeted if the overall rate of decomposition is predicted to increase. Following the synthesis of the three chapters, it is recommended to include bryophytes in the communities to be restored, in particular S. warnstorfii, in order to accelerate the return of functions in the restored peatlands, and the recruitment and establishment of new species. A community of tall cyperaceae could be considered when the introduction of bryophytes is hazardous and where water levels are forecasted to be high. In short, the preferential plant communities targeted in the reference will accelerate the return of the peat accumulation function and the revival of plant diversity.

La végétation riveraine et littorale de l’est du Canada a été sévèrement altérée par la drave et plusieurs barrages lacustres subsistent, mais leurs effets et ceux de leur retrait sont peu documentés. Cette étude visait à: i) mesurer les changements de la structure et de la composition végétale des zones riveraines et littorales en fonction de l’élévation par rapport au plan d’eau, ii) évaluer le temps de retour de la végétation à son état de référence naturel suite au retrait de barrages et iii) déterminer les facteurs régissant les réponses de la végétation à ces variations de niveaux d’eau. La structure et la composition végétale suite à la restauration d’un barrage a été comparée sur deux lacs : un témoin et un comprenant quatre bassins présentant un gradient d’influence du barrage. Suite au retrait de barrage, la végétation a été examinée sur quatre lacs, dont un témoin. Les principaux facteurs qui influençaient la végétation riveraine et littorale en présence d’un barrage étaient l’élévation actuelle par rapport au lac et l’ampleur de l’influence du barrage. Suite à un démantèlement de barrage, les principaux facteurs d’influence étaient l’élévation par rapport au rivage et le nombre d’années depuis le retrait de barrage. En présence d’un barrage, la végétation riveraine était caractérisée par la transformation de hautes terres en forêt humide riveraine qui partageait des caractéristiques avec le témoin. À partir de 1 m d’élévation, la végétation était caractérisée par une forêt sèche. Dans les premières années suivant le retrait de barrage, la végétation littorale était composée d’herbiers submergés mixtes à faible densité avec une forte diversité spécifique près du rivage. La structure et la composition végétale étaient similaires au témoin après 16 ans. Il n’y avait pas d’évidence que les communautés végétales déviaient de leur trajectoire successionnelle naturelle sous l’influence des nouvelles conditions environnementales. / Riparian and littoral vegetation of eastern Canada lakes has been severely affected by log drive and today, several dams still remain. However, their present effects on the vegetation and those that could be caused by their removal are poorly documented. This study aimed to: i) measure changes in the structure and composition of the riparian and littoral vegetation related to the elevation to the water level, ii) evaluate the time needed for the vegetation to return to a natural reference state following the removal of dams and iii) determine the factors governing vegetation responses to changes in water levels. The vegetation structure and composition following the restoration of a dam was compared on two lakes, an unregulated control lake and a dammed lake composed of four gradually affected basins. Following a dam removal, the vegetation was examined on four lakes, including a control. The major factors that influenced riparian and littoral vegetation in the presence of a dam were the current elevation to the water level of the lake and the extent of the dam influence. Following dam removal, the main influencing factors were the elevation from shore and the number of years since the dam removal. In the presence of a dam, riparian vegetation was characterized by the transformation of the upland riparian rainforest in a humid forest which shared characteristics with the control. From 1 m of elevation, vegetation was characterized by a dry forest. In the first years following dam removal, littoral vegetation was composed of mixed submerged vegetation with low density and high species diversity near the shore. The vegetation structure and composition were similar to the control after 16 years. There was no evidence that the plant communities diverged from their natural successional trajectory under the influence of new environmental conditions.

L'augmentation des températures et de la fréquence des dépositions azotées remarquées en Arctique depuis la fin du 20e siècle pourrait radicalement changer la disponibilité en nutriments pour la végétation de la toundra. Par ailleurs, les herbivores sont reconnus pour imposer une forte pression sur cette végétation via le broutement. Ce projet vise donc à déterminer au cours des deux dernières décennies (2003-2019): 1) quel phénomène entre le réchauffement climatique et les dépositions azotées transforme le plus la végétation des milieux humides de toundra ainsi que 2) quelle est la réponse temporelle de la végétation à une augmentation de la disponibilité en nutriments et 3) quel est l'impact du broutement sur la végétation en fonction du réchauffement climatique et des dépositions azotées. Une expérience de fertilisation simulant les apports en nutriments du réchauffement climatique et des dépositions azotées a été menée pendant 17 années dans les milieux humides de l'île Bylot, un site d'alimentation estivale de la Grande Oie des neiges dans le Haut-Arctique canadien. En plus de la fertilisation, des exclos ont été installés afin de soustraire une partie de la végétation à l'herbivorisme des oies. Nous avons constaté que les effets du réchauffement climatique sont plus importants que ceux des dépositions azotées et favorisent la transition d'une toundra à mousses vers une toundra à plantes graminoïdes. Cependant, cette transition était soumise à un décalage temporel allant jusqu'à 17 années, ce qui suggère une libération des nutriments par la décomposition des parties inférieures du tapis de mousse. Pour sa part, le broutement parles oies diminue davantage la productivité primaire et la litière des plantes graminoïdes que l'effet négatif du piétinement sur la croissance des mousses. Ainsi, l'herbivorisme par la Grande Oie des neiges favorise la stabilité des milieux humides de toundra dominés par les mousses en réponse au réchauffement climatique. / The increase in temperature and frequency of nitrogen deposition observed in the Arctic since the end of the 20th century could radically change the availability of nutrients for tundra vegetation. Moreover, herbivores are known to impose a strong pressure on this vegetation via grazing. This project aims to determine over the last two decades (2003-2019): 1) which phenomenon between global warming and nitrogen deposition is most likely to transform the vegetation of tundra wetlands; 2) what is the temporal response of vegetation to an increase in nutrient availability, and 3) what is the impact of grazing on vegetation in the context of global warming and nitrogen deposition. A fertilization experiment simulating nutrient contributions from global warming and nitrogen deposition was conducted for 17 years in the tundra wetlands of Bylot Island, a summer feeding site for Greater Snow Goose in the Canadian High Arctic. In addition to fertilization, exclosures were installed to prevent goose grazing and grubbing on the above and below ground vegetation. Results showed that over the past 17 years, the effects of global warming are more important than those of nitrogen deposition and promote the transition from moss-dominated tundra wetlands to graminoid-dominated tundra wetlands. However, this transition was subject to a time lag of up to 17 years, suggesting a release of nutrients via decomposition of the lower parts of the moss mat. On the other hand, goose grazing decreased primary productivity and litter biomass of graminoid plants more than trampling on moss growth. Thus, grazing by Greater Snow Geese promotes the stability of moss-dominated tundra wetlands in response to global warming.

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Les plantations d’arbres sont fréquemment employées en milieux riverains pour restaurer les services écologiques de ces milieux fortement dégradés par l’intensification agricole. Néanmoins, les connaissances demeurent fragmentaires quant à la réponse des communautés végétales riveraines aux plantations d’arbres. Cette thèse vise à identifier certains des mécanismes de recolonisation des communautés végétales riveraines après plantation d’arbres en paysages agricoles. Pour cela, quatre questions principales étaient posées, soit : 1) l’intensification agricole réduit-elle le succès de plantation des arbres ?; 2) la plantation d’arbres induit-elle des processus de succession végétale aboutissant au retour de communautés forestières ?; 3) quels processus spatiaux et mécanismes écologiques structurent la diversité végétale riveraine ?; et 4) la disponibilité en lumière, la compétition et les conditions édaphiques sont-elles des filtres écologiques limitant la recolonisation des espèces forestières ? L’augmentation de la fréquence de cultures annuelles dans la parcelle adjacente aux milieux riverains diminuait la survie et la croissance des arbres plantés, témoignant d’un effet négatif de l’intensification agricole sur le succès de plantation des arbres. Toutefois, les arbres induisaient une succession végétale aboutissant avec le temps au retour d’une structure de végétation, d’une abondance des groupes écologiques et d’une composition en espèces similaires à celles des forêts riveraines utilisées comme écosystème de référence. De plus, cette succession végétale correspondait à un modèle de threshold dynamics dans lequel les espèces sciaphiles remplaçaient les héliophiles après le dépassement d’un seuil de disponibilité en lumière. Les processus spatiaux le long des rivières d’amont en aval contribuaient majoritairement à la composition végétale des milieux riverains comparativement aux processus spatiaux bidirectionnels à vol d’oiseau ou le long des rivières. Ces processus spatiaux amont-aval étaient principalement liés aux traits des graines des espèces végétales. En d’autres termes, la dispersion hydrochore est un processus-clef pour la diversité végétale riveraine. Finalement, la recolonisation de deux des trois espèces forestières transplantées en milieux riverains était réduite soit par de faibles niveaux d’ombrage, par la compétition ou par les sols agricoles. Ces avancées scientifiques permettront une meilleure compréhension du fonctionnement des communautés végétales riveraines et une amélioration des pratiques de restauration des milieux riverains en paysages agricoles. / Tree planting is frequently conducted in riparian zones to restore the ecological services of these ecotones widely degraded by agricultural intensification. Nevertheless, little is known about the response of riparian plant communities to tree planting. This Ph.D. thesis aims to identify some important recolonization mechanisms of riparian plant communities after tree planting in agricultural landscapes. Accordingly, four main research questions were raised: 1) does agricultural intensification reduce the establishment success of planted trees?; 2) does tree planting induce a plant succession leading to the re-establishment of plant communities characteristic of natural riparian forests?; 3) which spatial processes and ecological mechanisms structure plant diversity in riparian zones?; 4) do light availability, competition and soil conditions act as ecological filters limiting the recolonization of forest herbs? The increase in cultivation frequency of annual crops in the agricultural field adjacent to riparian zone reduced the survival and growth of planted trees, thereby demonstrating the detrimental impact of agricultural intensification on the establishment success of planted trees. However, trees induced a pattern of plant succession leading to the re-establishment of a vegetation structure, an abundance of ecological groups and a species composition characteristic of natural riparian forests. Furthermore, this type of plant succession corresponded to a model of threshold dynamics in which shade-tolerant species outcompeted light-demanding species after an ecological threshold related to light availability had been crossed. Upstream to downstream spatial processes along rivers, predominantly contributed to the plant composition of riparian zones, more so than bidirectional spatial processes overland or along rivers. These upstream-downstream processes were mostly linked to the traits of plant seeds. In other words, hydrochory was highlighted as a key watershed-scale process driving riparian plant diversity. Finally, the recolonization of two of the three forest herbs transplanted in riparian zones was reduced either by low shade levels, competition or agricultural soil. These scientific discoveries deepen our understanding of the functioning of riparian plant communities in agricultural landscapes, and promote more successful restoration of riparian zones.