Alors que la communauté scientifique internationale, ainsi que plusieurs politiciens à travers la planète parlent de l'importance grandissante de s'adapter aux effets des changements climatiques, qu'en est-il de la population? En est-elle consciente? S'en soucie-t-elle? L'activité humaine et la grande inertie du système climatique global, rendent inévitables les effets des changements climatiques qui entraînent, entre autres, des variations dans les écosystèmes, ainsi que des événements climatiques extrêmes. Ces changements affectent les humains qui doivent s'adapter à cette nouvelle donne environnementale. Le fleuve Saint-Laurent n'échappe pas à ce phénomène. La manifestation la plus évidente des changements climatiques sur le fleuve, selon les scientifiques, serait l'occurrence de niveaux d'eau extrêmes. Ces derniers affectent les nombreux usagers du fleuve de diverses façons. Les pêcheurs, par exemple, pratiquant leur activité à même l'écosystème fluvial, pourraient être sensibles, voire vulnérables, à ces changements. Toutefois, le groupe de pêcheurs que nous avons rencontrés -les pêcheurs plaisanciers des rapides de Lachine -par leurs réponses à nos questions concernant leur vulnérabilité et leur adaptation aux effets des changements climatiques, nous ont surpris. Bien qu'ils soient, en théorie, sensibles et vulnérables aux effets des changements climatiques sur le Saint-Laurent, dans les faits, ils s'en préoccupent beaucoup moins que les scientifiques. Ces résultats de terrain nous ont permis de pousser plus loin la réflexion sur l'importance et la complexité du contexte individuel et social dans lequel s'inscrivent les stratégies d'adaptation aux changements climatiques. Le tableau dans lequel s'intègre l'adaptation est plus complexe qu'une simple relation directe entre l'Homme et le climat. L'importance et la signification que chacun donne à l'environnement et aux phénomènes qui s'y produisent dépendent de la façon dont il conçoit cet environnement, de la place qu'il s'y donne et de ses besoins et intérêts par rapport à ce dernier. La perception et l'adaptation aux effets des changements climatiques seront donc tributaires de la « vision du monde » ou, plus précisément, de la « vision de l'environnement » propre aux personnes ou groupes concernés. De plus, lorsqu'une ressource ou un espace sert plusieurs usagers, plusieurs visions de l'environnement et plusieurs intérêts entrent en interaction. Ces interactions mettent en évidence un système comprenant de nouvelles vulnérabilités qui n'apparaissent pas lorsque l'on étudie séparément les composantes -les différents acteurs ou porteurs d'intérêts et de visions de l'environnement -du système. Les interactions entre les acteurs, tout comme les acteurs eux-mêmes, ont une importance non négligeable lorsqu'il est question d'adaptation. À l'aide d'une étude de cas effectuée auprès de plusieurs pêcheurs, nous illustrons l'importance de prendre en compte, dans les études sur l'adaptation aux changements climatiques, le quotidien des acteurs, ainsi que la complexité des dynamiques locales. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Changements climatiques, Vulnérabilité, Adaptation, Fleuve Saint-Laurent, Niveau d'eau, Représentations sociales, Perspectives culturelles, Dynamiques locales.

Selon le Groupe International d'Experts sur le Climat (lPCC, 2007), les changements climatiques vont entraîner une intensification du cycle hydrologique à l'échelle globale et un accroissement des précipitations dans certaines régions du monde, notamment celles situées aux latitudes moyennes et élevées. Des changements survenant au niveau de la quantité de précipitation saisonnière ainsi qu'au niveau de l'intensité et de la fréquence des événements extrêmes ont un impact direct sur l'amplitude des écoulements fluviaux saisonniers et sur la période d'occurrence et la fréquence des inondations et des sécheresses. De tels changements auront des impacts significatifs sur les ressources hydriques régionales. Cette étude se concentre sur la validation et l'évaluation des changements projetés au niveau des écoulements fluviaux moyens et au niveau de la période d'occurrence et de la fréquence des écoulements extrêmes, i.e. les écoulements de fort débit (crue) et de faible débit (étiage), pour les bassins canadiens sélectionnés. Cela se fait en utilisant un ensemble de simulations du Modèle régional du climat canadien correspondant au climat actuel (1961-1990) et à un climat futur (2041-2070) basé sur le scénario SRES A2. La validation est effectuée en évaluant les erreurs de performance et celles dues au pilotage, causées respectivement par la dynamique interne et la physique du modèle et par les erreurs associées au pilotage du modèle à ses frontières. Les résultats suggèrent des erreurs de performance positives des écoulements annuels moyens pour les bassins sans régulation situés dans la partie ouest du Canada (toujours supérieur à 30% sauf pour le bassin de l'Athabasca ou la différence n'est que de 4%) en raison d'une surestimation de l'équivalent en eau de la neige (SWE). Les erreurs dues au pilotage sont, en général, plus petites que les erreurs de performance (le coefficient d'habileté S est inférieur à 85% pour 12 des 14 bassins dans le cas des erreurs de performance alors que ce n'est le cas que de 2 bassins pour les erreurs de pilotage) et présentent sauf pour les bassins situés plus au sud, un biais négatif (pouvant aller jusqu'à -25%) La validation des étiages suggère que le modèle a quelques difficultés pour reproduire l'amplitude observée et la période d'occurrence des étiages, tandis qu'au niveau des crues, le modèle reproduit raisonnablement la période d'occurrence, quoique avec quelques différences entre les amplitudes observées et modélisées. En général, les résultats suggèrent une augmentation de l'amplitude de l'écoulement hivernal et un pic de fonte de neige survenant plus tôt (une à deux semaines) pour les bassins situés plus au nord, de même que des changements significatifs quant aux caractéristiques des crues et des étiages. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Changement climatique, crue, étiage, modèle climatique régional, écoulement fluvial.

Une hausse de la moyenne globale de la température est attendue d'ici la fin du siècle. Ce changement aura des conséquences sur le cycle de l'eau. L'humidité du sol fait partie de ce cycle et pourrait être modifiée au cours des prochaines années. Certaines régions dépendent, dans une certaine mesure, de la quantité d'eau dans le sol pendant la saison estivale plus particulièrement. Les régions où cette dépendance est présente pourraient migrer en réponse à la hausse de la température et de la modification du cycle de l'eau. À l'aide du MRCC et du schéma de surface intégré (CLASS), l'évaluation de la représentation de la quantité d'eau dans le sol sera comparée avec les observations et les évaluations qualitatives d'estimation de l'humidité du sol afin de déterminer si le modèle définit bien cette mesure. Le changement appréhendé de l'humidité du sol pour les périodes futures sera évalué. La migration possible des zones de couplage sol-atmosphère sera estimée à l'aide de différents outils disponibles. L'utilisation d'un modèle régional (MRC) va permettre de représenter l'humidité du sol et les autres champs météorologiques avec une plus haute résolution. La majorité des études effectuées sur le sujet proviennent de modèles de circulation générale (MCG) et l'utilisation d'un MRC pourra amener une meilleure perspective. Les résultats de l'évaluation de l'humidité du sol démontrent certaines lacunes dans le cycle annuel surtout vers la fin de l'été et à l'automne. La représentation de la 3e et dernière couche comporte un biais important face aux observations. Dans l'ensemble, les tendances sont assez bien respectées, par contre, certaines différences existent au niveau de l'intensité des événements extrêmes. Au niveau du changement appréhendé de l'humidité du sol, certains résultats des autres études concordent avec ceux obtenus dans le cadre de celle-ci. Une diminution de la quantité d'eau dans le sol pour les régions subtropicales de l'Amérique du Nord est attendue. Pour les latitudes moyennes, une augmentation durant l'hiver et une baisse durant l'été sont appréhendées. Au niveau des hautes latitudes, les autres études ne s'entendent pas exactement sur le sens du changement. Dans cette recherche, la fonte du pergélisol semble un élément important particulièrement pour la couche la plus profonde. En effet, le ruissellement est important en raison du type de sol présent qui joue un rôle prépondérant dans les résultats obtenus. Les différents outils utilisés afin d'évaluer le changement au niveau de l'intensité du couplage sol-atmosphère indiquent la possibilité d'une migration vers le nord-est des États-Unis, le centre-nord des États-Unis, les Prairies canadiennes et, à la limite, le sud-est du Canada pendant la saison estivale d'ici la fin du siècle. En effet, le déplacement des zones de corrélation positive entre l'évaporation et l'humidité du sol de la première couche vers le nord et l'est de l'Amérique du Nord est un élément qui laisse envisager cette possibilité. L'augmentation de la variabilité de l'évaporation et de la température pour le nord-est des États-Unis et les Prairies canadiennes est un autre élément qui joue un rôle vers la modification des zones où le couplage est important. Des distributions journalières ayant deux modes ont été obtenues dans des bassins versants qui se situent dans des régions de couplage ou qui pourraient s'y retrouver au cours des prochaines années. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : modèle régional du climat, cycle de l'eau, humidité du sol, changements appréhendés, couplage sol-atmosphère

L'attention portée aux changements climatiques n'a cessé de croitre au cours des vingt-cinq dernières années, tant dans les arènes nationales qu'internationales. Leur aspect global, potentiellement catastrophique, mais également complexe au niveau des solutions qu'ils réclament, en font probablement l'enjeu environnemental le plus médiatisé et le plus politisé de l'histoire. Récemment, des acteurs nationaux et internationaux sont allés jusqu'à qualifier le dérèglement du climat de « menace à la sécurité ». La discussion n'est pas anodine lorsqu'elle émane d'institutions comme l'OTAN ou le Conseil de sécurité. Pourtant, les conséquences exactes de l'effet de serre demeurent essentiellement anticipées et font encore l'objet d'une recherche scientifique active. À cet égard, la représentation que se font les décideurs de la menace climatique est grandement tributaire du travail du Groupe intergouvernemental d'experts sur le climat (GIEC). En tant que communauté épistémique dominante, cet organisme façonne la représentation généralement admise du problème climatique dans l'imaginaire collectif. Or, celle-ci, tant au plan des conséquences, que des responsabilités et des solutions, diffère grandement des menaces plus traditionnelles à la sécurité. En ce sens, le réchauffement du climat serait une menace unique. Le présent mémoire de maîtrise s'appuie sur le cadre de l'école de Copenhague et propose une opérationnalisation poussée du concept de sécuritisation afin de démontrer que les changements climatiques sont porteurs d'un changement normatif dans le processus sécuritaire au niveau global. À cet égard, nous revendiquons une démarche empirique souvent absente de la littérature empruntant le cadre de l'école. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Changements climatiques, École de Copenhague, Sécurité environnementale, Sécuritisation, États-Unis, Australie, OTAN, ONU, Immigration

La forêt boréale du Québec fait face à une pression de plus en plus importante de l'industrie forestière, qui étend ses pratiques vers le nord. Le milieu socio-économique suggère une extension plus au nord de la limite nordique de la forêt boréale commerciale, alors que le milieu environnemental milite plutôt pour un réajustement vers le sud de la limite. Dans ce contexte, pour limiter l'impact des activités anthropiques sur le fonctionnement des écosystèmes, une des stratégies est de faire en sorte que leurs effets ne dépassent pas les limites de variabilité des perturbations naturelles. Pour ce faire, il est primordial de développer des stratégies d'aménagement forestier durable qui prennent ancrage dans une solide connaissance de la dynamique des perturbations naturelles. Le feu est le principal régime de perturbation de la forêt boréale. Or, ce régime de perturbation et l'influence du climat sur celui-ci est encore peu documenté à la limite nordique de la forêt commerciale québécoise, à une large échelle spatio-temporelle. Les objectifs de ce projet de maîtrise consistaient, d'une part, à caractériser la dynamique des incendies forestiers à l'échelle de l'Holocène. La reconstitution des feux a été réalisée par le biais de l'analyse des charbons de bois préservés dans les sédiments de quatre lacs situés au nord de la ville de Chibougamau. D'autre part, ce mémoire visait à évaluer l'impact du climat et des facteurs locaux sur le régime des feux. Le climat régional et les facteurs locaux influencent le régime des feux à la limite nordique de la forêt boréale commerciale au Québec. L'occurrence des feux a connu des augmentations importantes durant les périodes chaudes et sèches de l'Holocène, notamment au cours de l'Optimum climatique holocène et l'Optimum climatique médiéval. Les feux ont été moins fréquents durant les quatre derniers millénaires comparativement à l'Holocène moyen (7000 à 4000 cal. BP). Les fréquences de feux enregistrées durant les derniers siècles demeurent encore à l'intérieur de la variabilité naturelle à l'échelle de l'Holocène. Toutefois, si l'augmentation de température prévue pour les prochaines décennies n'est pas compensée par une augmentation des précipitations, le scénario holocène se répétera et l'occurrence des feux augmentera à la limite nordique de la forêt boréale commerciale au Québec, limitant la marge de manœuvre pour la récolte forestière. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Charbons de bois, feux de forêt, Holocène, climat, limite nordique de la forêt commerciale.

La forêt boréale, seconde aire biotique terrestre sur Terre, est actuellement considérée comme un réservoir important de carbone pour l'atmosphère. Les modèles basés sur le processus des écosystèmes terrestres jouent un rôle important dans l'écologie terrestre et dans la gestion des ressources naturelles. Cette thèse examine le développement, la validation et l'application aux pratiques de gestion des forêts d'un tel modèle. Tout d'abord, le module récemment développé d'échange du carbone TRIPLEX-Flux (avec des intervalles de temps d'une demi heure) est utilisé pour simuler les échanges de carbone des écosystèmes d'une forêt au peuplement boréal et mixte de 75 ans dans le nord est de l'Ontario, d'une forêt avec un peuplement d'épinette noire de 110 ans localisée dans le sud de Saskatchewan, et d'une forêt avec un peuplement d'épinette noire de 160 ans située au nord du Manitoba au Canada. Les résultats des échanges nets de l'écosystème (ENE) simulés par TRIPLEX-Flux sur l'année 2004 sont comparés à ceux mesurés par les "tours de mesures de covariance des turbulences" et montrent une bonne correspondance générale entre les simulations du modèle et les observations de terrain. Le coefficient de détermination moyen (R2) est approximativement de 0.77 pour le peuplement mixte boréal, et de 0.62 et 0.65 pour les deux forêts d'épinette noire situées au centre du Canada. Le modèle est capable d'intégrer les variations diurnes de l'échange net de l'écosystème (ENE) de la période de pousse (de mai à août) de 2004 sur les trois sites. Le peuplement boréal mixte ainsi que les peuplements d'épinette noire agissaient tous deux comme des réservoirs de carbone pour l'atmosphère durant la période de pousse de 2004. Cependant le peuplement boréal mixte montre une plus grande productivité de l'écosystème, un plus grand piégeage du carbone ainsi qu'un meilleur taux de carbone utilisé comparé aux peuplements d'épinette noire. L'analyse de la sensibilité a mis en évidence une différence de sensibilité entre le matin et le milieu de journée, ainsi qu'entre une concentration habituelle et une concentration doublée de CO2. De plus, la comparaison de différents algorithmes pour calculer la conductance stomatale a montré que la production nette de l'écosystème (PNE) modélisée, utilisant une itération d'algorithme est conforme avec les résultats utilisant des rapports Ci/Ca constants de 0.74 et de 0.81 respectivement pour les concentrations courantes et doublées de CO2. Une variation des paramètres et des données variables de plus ou moins 10% a entrainé, respectivement pour les concentrations courantes et doublées de CO2, une réponse du modèle inférieure ou égale à 27.6% et à 27.4%. La plupart des paramètres sont plus sensibles en milieu de journée que le matin excepté pour ceux en lien avec la température de l'air, ce qui suggère que la température a des effets considérables sur la sensibilité du modèle pour ces paramètres/variables. L'effet de la température de l'air était plus important dans une atmosphère dont la concentration de CO2 était doublée. En revanche, la sensibilité du modèle au CO2 qui diminuait lorsque la concentration de CO2 était doublée. Sachant que, les incertitudes de prédiction des modèles proviennent majoritairement des hétérogénéités spatio-temporelles au cœur des écosystèmes terrestres, à la suite du développement du modèle et de l'analyse de sa sensibilité, sept sites forestiers à tour de mesures de flux (comportant trois forêts à feuilles caduques, trois forêts tempérées à feuillage persistant et une forêt boréale à feuillage persistant) ont été sélectionnés pour faciliter la compréhension des variations mensuelles des paramètres du modèle. La méthode de Monte Carlo par Markov Chain (MCMC) à été appliquée pour estimer les paramètres clefs de la sensibilité dans le modèle basé sur le processus de l'écosystème, TRIPLEX-Flux. Les quatre paramètres clefs sélectionnés comportent: un taux maximum de carboxylation photosynthétique à 25°C (Vmax), un taux du transport d'un électron (Jmax) saturé en lumière lors du cycle photosynthétique de réduction du carbone, un coefficient de conductance stomatale (m), et un taux de référence de respiration à 10°C (R10). Les mesures de covariance des flux turbulents du CO2 échangé ont été assimilées afin d'optimiser les paramètres pour tous les mois de l'année 2006. Après que l'optimisation et l'ajustement des paramètres ait été réalisée, la prédiction de la production nette de l'écosystème s'est améliorée significativement (d'environ 25%) en comparaison avec les mesures de flux de CO2 réalisés sur les sept sites d'écosystèmes forestiers. Les résultats suggèrent, dans le respect des paramètres sélectionnés, qu'une variabilité plus importante se produit dans les forêts à feuilles larges que dans les forêts d'arbres à aiguilles. De plus, les résultats montrent que l'approche par la fusion des données du modèle incorporant la méthode MCMC peut être utilisée pour estimer les paramètres basés sur les mesures de flux, et que des paramètres saisonniers optimisés peuvent considérablement améliorer la précision d'un modèle d'écosystème lors de la simulation de sa productivité nette et cela pour différents écosystèmes forestiers situés à travers l'Amérique du Nord. Finalement, quelques uns de ces paramètres et algorithmes testés ont été utilisés pour mettre à jour l'ancienne version de TRIPLEX comportant des intervalles de temps mensuels. En outre, le volume d'un peuplement et la quantité de carbone de la biomasse au dessus du sol des forêts d'épinette noire au Québec sont simulés en relation avec un peuplement des âges, cela à des fins de gestion forestière. Ce modèle a été validé en utilisant à la fois une tour de mesure de flux et des données d'un inventaire forestier. Les simulations se sont avérées réussies. Les corrélations entre les données observées et les données simulées (R2) étaient de 0.94, 0.93 et 0.71 respectivement pour le diamètre à l.3 m, la moyenne de la hauteur du peuplement et la productivité nette de l'écosystème. En se basant sur les résultats à long terme de la simulation, il est possible de déterminer l'âge de maturité du carbone du peuplement considéré comme prenant place à l'époque où le peuplement de la forêt prélève le maximum de carbone, avant que la récolte finale ne soit réalisée. Après avoir comparé l'âge de maturité du volume des peuplements considérés (d'environ 65 ans) et l'âge de maturité du carbone des peuplements considérés (d'environ 85 ans), les résultats suggèrent que la récolte d'un même peuplement à son âge de maturité de volume est prématuré. Décaler la récolte d'environ vingt ans et permettre au peuplement considéré d'atteindre l'âge auquel sa maturité du carbone prend place, mènera à la formation d'un réservoir potentiellement important de carbone. Aussi, un nouveau diagramme de la gestion de la densité du carbone du peuplement considéré, basé sur les résultats de la simulation, a été développé pour démontrer quantitativement les relations entre les densités de peuplement, le volume de peuplement et la quantité de carbone de la biomasse au dessus du sol à des stades de développement variés, dans le but d'établir des régimes de gestion de la densité optimaux pour le rendement de volume et le stockage du carbone. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : écosystème forestier, flux de CO2, production nette de l'écosystème, eddy covariance, TRIPLEX-Flux module, validation d'un modèle, Markov Chain Monte Carlo, estimation des paramètres, assimilation des données, maturité du carbone, diagramme de gestion de la densité de peuplement

Les écosystèmes arctiques sont caractérisés par une productivité végétale réduite, une structure trophique relativement simple et des variations cycliques d'abondance de certaines proies et de leurs prédateurs. Le renard polaire, de par sa position au sommet de la chaîne alimentaire, a un impact sur plusieurs espèces de proies, mais est aussi, en retour, influencé par leurs fluctuations d'abondance. Ce prédateur utilise aussi des ressources en provenance d'écosystèmes des régions tempérées, en consommant les oies des neiges qui s'y nourrissent et accumulent de l'énergie avant de venir se reproduire dans l'Arctique. L'utilisation de ressources d'origine marine (phoques) a été aussi rapportée. Ces apports de ressources extérieures (ressources allochtones) pourraient expliquer en partie la permanence de plusieurs espèces de prédateurs dans l'écosystème de toundra arctique, en dépit d'une faible productivité primaire. Face aux changements climatiques, dont les premiers effets se font déjà sentir dans les régions polaires, il a été récemment suggéré d'accroître les efforts de recherche sur la dynamique trophique des écosystèmes arctiques. Ce projet de thèse s'inscrit dans cette démarche en se concentrant sur l'étude d'un des carnivores terrestres arctiques les plus répandus à l'échelle circumpolaire. En utilisant ces différentes ressources, dont l'abondance varie fortement dans le temps et dans l'espace, le renard polaire serait un facteur important de structuration des réseaux trophiques terrestres en Arctique. L'objectif général était de mieux comprendre, à travers l'étude des patrons d'utilisation de l'espace et des ressources chez le renard polaire, comment ce prédateur parvient à connecter les réseaux trophiques d'écosystèmes distincts. Cette étude concerne une population suivie intensivement depuis 2003 sur l'île Bylot (73°N, 80°O) dans le parc national du Canada de Sirmilik, Nunavut. Les trois objectifs spécifiques étaient de : 1) déterminer la capacité de mouvement et d'utilisation de la banquise par le renard polaire au cours d'un cycle annuel complet, afin d'évaluer son potentiel d'utilisation des ressources marines qui s'y trouvent; 2) quantifier et comparer les domaines vitaux individuels en été (lorsque la banquise est absente) et en hiver (lorsque la banquise est présente) afin de tester des hypothèses sur les patrons de mouvements en fonction de l'accessibilité aux ressources marines; 3) mesurer la diversité du régime alimentaire (niche trophique) à deux échelles, populationnelle et individuelle, afin d'identifier les mécanismes expliquant les variations interindividuelles d'utilisation des ressources d'origine terrestre ou marine. L'étude de l'utilisation de l'espace (objectifs 1 et 2) est basée sur les données de mouvements à grande échelle spatiotemporelle, récoltées par suivi satellite Argos. L'étude de l'utilisation des ressources (objectif 3) est basée sur l'analyse des signatures isotopiques du carbone et de l'azote. Ceci a permis de déterminer l'assimilation des ressources en lien avec l'utilisation de l'espace par le renard polaire. Le premier chapitre répond à l'objectif 1 en démontrant et en quantifiant, pour la première fois, l'exceptionnelle capacité de déplacement dont peut faire preuve cette espèce, à la fois en terme de vitesse (jusqu'à 90 km par jour) mais aussi de la distance parcourue (4,500 km en 5 mois). Ces résultats montrent que cette espèce extrêmement mobile peut facilement utiliser la banquise pour y trouver des ressources marines. Le deuxième chapitre répond à l'objectif 2 en montrant que les domaines vitaux individuels ne varient pas tous au cours d'une même année : certains individus agrandissent leur domaine vital en hiver pour y inclure une grande proportion de banquise, alors que d'autres le maintiennent à peu près constant et centré sur la terre ferme. Mais tous semblent utiliser la banquise à un moment ou un autre de l'hiver. Afin de mieux répondre à l'objectif 3, nous avons ajouté un chapitre portant sur une question technique cruciale et reliée à la méthode d'analyse des isotopes stables. En se basant sur cette méthode, qui est de plus en plus utilisée en écologie, le troisième chapitre propose une méthode d'analyse de la sensibilité d'un modèle de mélange bayésien aux variations des rapports isotopiques. Cette approche permet de mieux anticiper, dans un système donné, les effets de ces variations sur l'interprétation biologique des relations trophiques. Le quatrième chapitre répond à l'objectif 3, en montrant que les variations temporelles de la niche trophique à l'échelle de la population peuvent être expliquées par des caractéristiques individuelles et les variations d'abondances des ressources. La modélisation du régime alimentaire, basée sur l'analyse isotopique, a permis de montrer que les individus non reproducteurs utilisent beaucoup plus les ressources marines (allochtones) au printemps, alors que les individus reproducteurs utilisent surtout les ressources terrestres (autochtones). Cette variation interindividuelle permet d'expliquer les variations temporelles observées à l'échelle de la population. C'est un important pas en avant dans notre compréhension des liens trophiques entre les écosystèmes terrestres et marins de l'Arctique, via les prédateurs mobiles terrestres. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Isotopes stables, renard arctique, mouvements, suivi satellite, réseau trophique

Les forêts du Bouclier boréal stockent de grandes quantités de carbone (C) sous forme de C organique du sol (COS). Toutefois, l'intégrité de ces stocks de COS est menacée par les changements climatiques, mais aussi par la modification de la composition forestière à l'échelle du paysage. En effet, chaque espèce d'arbre possède des traits fonctionnels différents lui permettant d'avoir une influence singulière sur son environnement et sur des processus comme l'accumulation, le stockage et la libération du COS. L'acquisition de connaissances sur la dynamique du COS en forêt boréale est fondamentale pour prédire et atténuer les conséquences de tels changements. L’objectif de cette thèse était d'explorer l'influence de la composition forestière (1) sur la quantité, la distribution et la qualité du COS et sa stabilité face au réchauffement, (2) sur la répartition du COS dans des fractions physiques de sol qui varient en stabilité, et (3) sur les pertes annuelles de CO2 in situ et les facteurs responsables de la variation entre les types de forêts. Collectivement, les résultats montrent que la composition forestière affecte grandement la dynamique du COS en forêt boréale. L'influence de la composition forestière sur les pertes de CO2 se faisait surtout via des variations dans la température du sol et dans la qualité biochimique du C produit dans les types de forêts étudiées. En général, les forêts contenant du peuplier faux-tremble accumulaient moins de COS en surface que les forêts contenant des conifères (pin gris et épinette noire), mais il y en avait davantage en profondeur, endroit où le C est moins susceptible d'être libéré dans l'atmosphère et donc plus stable. Les forêts contenant du peuplier avaient aussi davantage de COS situé dans les fractions physiques du sol les plus stables, c'est-à-dire celles étroitement associées aux particules minérales. Bien que les forêts d'épinettes noires soient celles qui possédaient la plus grande quantité de COS de surface de tous les types de forêts étudiées, ce COS était le plus sensible à l'augmentation de la température de sorte que sa réponse au réchauffement se traduisait par une libération de CO2 plus élevée. De plus, comme le stock de COS de surface des conifères est en partie liée à un microclimat du sol plus froid induit par le peuplement, la libération du CO2 suite à des perturbations qui ouvriraient le couvert ou en changeraient la composition pourrait être plus importante que dans les forêts de feuillus. En conclusion, les résultats de cette thèse suggèrent que le rajeunissement des forêts et notamment l'augmentation du couvert de peuplier faux-tremble dans le paysage diminuerait la taille des stocks de COS, mais en augmenterait la stabilité. Par ailleurs, les forêts d'épinettes noires, qui possèdent d'importants stocks de COS et qui dominent la forêt boréale canadienne, pourraient perdre de grandes quantités de COS suite au réchauffement du climat ou à une transformation du couvert. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : forêt boréale, composition forestière, séquestration du carbone, matière organique du sol, changements climatiques

Les changements climatiques et ses effets potentiels sur les systèmes environnementaux renforcent la nécessité de stratégies de gestion forestière qui augmentent l'adaptabilité et la capacité de séquestration du carbone (C) forestier. Un modèle qui évalue avec précision les changements dans la productivité des forêts et des stocks de C en réponse aux changements climatiques et la gestion des forêts va nous permettre d'évaluer l'impact des changements globaux sur les forêts. L'objectif de cette thèse était d'améliorer la compréhension de la façon dont les forêts existantes séquestrent une plus grande quantité de C à cause des changements climatiques mondiaux au moyen de stratégies d'aménagement forestier. Tout d'abord, un module de gestion des forêts incluant un modèle (TRIPLEX) basé sur les processus a été développé pour quantifier les effets des pratiques d'aménagement forestier (coupes d'éclaircie et coupes à blanc) sur la croissance des forêts, le rendement du bois et la séquestration du C en réponse à des conditions climatiques pour les forêts de pin gris (Pinus banksiana Lamb.). Ce modèle récemment mis au point (TRIPLEX-Management) a ensuite été utilisé pour étudier les moyens d'accroître la séquestration du C dans les forêts de pin gris en utilisant la gestion des forêts exploitées par l'industrie forestière pour la production de bois à long terme. Pour accroître la crédibilité et l'applicabilité du modèle, il a été validé par rapport à des sources de données multiples (mesures de eddy covariance, de stocks de C et de données de croissance d'arbres) et, par la suite, a été utilisé dans la projection des effets potentiels des changements climatiques et des coupes à blanc sur la dynamique du C de la forêt boréale (Populus tremuloides Michx.) et des forêts de pin gris. Finalement, les relations entre la diversité structurelle et les stocks de C dans les forêts dominées par l'épinette ont été examinées par analyse de corrélation, de régression linéaire multiple et de corrélation partielle. Dans le développement du modèle, la validation de ce dernier a montré que le « TRIPLEX-Management » a été généralement capable de simuler la réponse de croissance aux éclaircies pré-commerciales des peuplements de pins gris. Dans l'analyse des scénarios de gestion forestière, les résultats des simulations ont montré que les rotations courtes (10-20 ans par exemple) pourraient améliorer l'absorption du C et diminuer le risque des changements climatiques sur les forêts de pin gris. Les effets positifs des forêts éclaircies sur la production de bois ont été éliminés par le réchauffement climatique. En outre, un éventuel changement climatique sur la limite sud de la forêt boréale en Amérique du Nord pourrait améliorer le taux de séquestration du C s'il n'y avait pas d'épisodes de sécheresse sévère. Dans les forêts dominées par l'épinette, l'analyse statistique pour 411 placettes-échantillons permanentes a confirmé que la diversité structurelle du peuplement a eu un effet positif significatif sur les stocks de C hors sol, même si la relation était faible dans l'ensemble (les coefficients de corrélation de Spearman sont généralement de l'ordre de 0,319-0,600, P<0,01). En résumé, cette thèse présente une tentative d'améliorer notre compréhension du rôle de la gestion des forêts dans l'atténuation et dans l'adaptation des forêts aux changements climatiques. En conséquence, le raccourcissement de l'âge de rotation peut être nécessaire pour les forêts de trembles et de pins gris dans le but d'augmenter la séquestration du C pour une échelle donnée temporelle, et diminuer le risque des impacts des changements climatiques. Le maintien de la complexité de la composition et de la structure peut aider les forêts à s'adapter aux futures conditions environnementales et à absorber les perturbations (par exemple, les insectes, les maladies, les incendies, ou les sécheresses). Cette thèse a des implications pratiques pour l'utilisation de stratégies d'aménagement forestier pour atténuer les effets des changements climatiques futurs. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : distribution des diamètres, gestion des forêts, gestion du carbone, hypothèse de la complémentarité de niches, indice del Shannon-Wiener, analyse de scénarios, durée de la rotation

Nous analysons `a travers le prisme de la théorie de l'équilibre économique général les conséquences de l'ouverture des nouveaux marchés, du type droits d'émission, institués dans le cadre des politiques d'atténuation et d'adaptation au changement climatique.<br />Dans le premier chapitre nous introduisons un cadre théorique pour l'analyse : une économie avec externalités et rendements croissants. Nous y établissons une formule de l'indice et obtenons comme corollaire l'existence d'équilibres de tarifications générales. Dans le second chapitre, l'ouverture d'un marché de droits apparait comme une perturbation de cette situation initiale d'équilibre. Nous décrivons alors les évolutions dans les choix des entreprises qui garantissent l'existence d'un équilibre dans l'économie élargie. Ce dernier résultat peut être interprété comme assurant que l'économie peut s'adapter à la présence d'un marché de droits sans modification drastique de son organisation. Dans le troisième chapitre, nous analysons l'influence de l'ouverture du marché de droits sur l'optimalité au sens de Pareto des équilibres de tarification marginale de l'économie. Il s'avère que les Optima de Pareto peuvent être décentralisés grâce au fait qu'en fixant un niveau maximal de pollution, le gouvernement fournit gratuitement à l'économie un bien public consistant en la différence entre ce niveau et la situation prévalant dans le cadre du laissez-faire. Nous étudions ensuite divers raffinements de la notion d'équilibre basés sur l'incitation des consommateurs à la participation au marchés de droits. Dans le dernier chapitre, nous étendons le problème de décentralisation des Optima de Pareto au cas où les capacités de production prises en compte dans la définition de la notion d'optimalité sont distinctes de l'agrégat des capacités de production telles que perçues par les entreprises. Ce cadre est élaboré pour rendre compte des anticipations apparemment divergentes des entreprises et des gouvernements sur les conséquences économiques du changement climatique. Nous montrons alors que le gouvernement peut créer un marché de «droits de production» afin de conduire les entreprises à choisir les productions qu'il considère comme efficaces.