Climate change encompasses not only global changes in temperature, but also changes in precipitation, variability, and large-scale shifts in conditions to higher latitudes and altitudes. Many species respond by following suitable environmental conditions to new locations, but the necessary dispersal may not be possible on landscapes fragmented by anthropogenic land-use. This non-additive interaction is poorly understood, particularly in the boreal forest, whose extensive circumpolar distribution and large pool of soil carbon have the potential to feedback to global climate. These forests take up atmospheric carbon through primary production, which is often limited by nitrogen, and release carbon through decomposition, which may be sensitive to changes in temperature, precipitation, or biotic communities. Nitrogen-fixing cyanobacteria in symbiotic association with feather mosses may reduce nitrogen-limitation, but the environmental and biotic factors controlling them have only recently begun to be explored.I used a two-year field experiment near the northern limit of the boreal forest in northern Quebec, Canada, to assess the impacts of habitat fragmentation and simulated climate change treatments on model moss ecosystems. I measured treatment effects on microarthropod and symbiotic cyanobacteria communities associated with the feather moss Pleurozium schreberi, as well as ecosystem processes of nitrogen-fixation, moss growth, and decomposition within the bryosphere (comprising the moss layer and associated biota). The experiment showed that N-fixation was positively affected by moisture conditions, but negatively affected by available nitrogen. N-fixation was only weakly related to cyanobacteria density, which was unaffected by experimental treatments. Moss growth stopped by the second year of drought, leading to net biomass loss, due to rates of decomposition exceeding moss productivity. Microarthropod abundance and richness also declined under drought conditions, but only in isolated patches, suggesting that dispersal is able to maintain populations in the face of environmental stress. This reveals the predicted synergistic effects of climate change and fragmentation: the combined effects are greater than the sum of individual effects. The results of this long-term field experiment highlight the overall importance of water availability in the bryosphere, and the strength of environmental controls on ecosystem processes, even in such a biodiverse system. / Les changements climatiques incluent non-seulement les changements de température au niveau planétaire, mais également les changements au niveau des précipitations et variabilité, ainsi que le déplacement à grande échelle des conditions aux altitudes et latitudes élevées. Plusieurs espèces ont comme réaction à ces modifications de suivre les conditions environnementales plus propices à de nouvelles locations. Mais les déplacements nécessaires peuvent être impossibles sur des paysages divisés par l'utilisation anthropique des terres. Cette interaction non-additive demeure incomprise, particulièrement dans la forêt boréale dont sa répartition circumpolaire étendue et sa grande quantité de carbone dans le sol créent un potentiel de rétroaction au climat planétaire. Ces forêts absorbent le carbone atmosphérique par la production primaire, laquelle est souvent limitée par la disponibilité en azote. Elles relâchent également le carbone par un processus de décomposition, lequel est influencé par les changements de température, de précipitation et les communautés biotiques présentes. Les cyanobactéries fixatrices d'azote en symbiose avec les hypnes peuvent réduire les limites induites par l'azote. Cependant, les facteurs environnementaux et biotiques les contrôlant sont étudiés depuis peu.Afin d'examiner les effets de la fragmentation des habitats et des traitements simulés des changements climatiques sur des modèles d'écosystème de mousse, j'ai effectué une expérience de terrain d'une durée de deux ans, qui s'est déroulée près de la limite nordique de la forêt boréale au Québec. J'ai évalué la réponse des communautés de microarthropodes et de cyanobactéries symbiotiques, associées à Pleurozium schreberi, à ces traitements, ainsi que les processus écosystémiques de fixation de l'azote et la croissance et la décomposition à l'intérieur de la bryosphère (incluant la couche de mousse et le biote associé). L'expérience a démontré que la fixation de l'azote est positivement influencée par les conditions d'humidité, mais négativement influencée par la disponibilité de l'azote. La fixation de l'azote n'est que faiblement reliée à la densité et diversité des cyanobactéries, lesquelles n'ont pas été perturbées par les traitements expérimentaux. La croissance des mousses s'est arrêtée à la deuxième année de sécheresse, menant à une perte nette de biomasse causée par un taux de décomposition excédentaire à la production de mousse. L'abondance et la richesse des microarthropodes diminuent également sous des conditions de sécheresse, mais seulement à des endroits isolés. Cela suggère que la dispersion est apte à maintenir les populations même lors de stress environnementaux. Cela confirme également les effets synergiques prédits des changements climatiques et de la fragmentation des habitats : les effets combinés sont plus amples que la somme des effets individuels. Les résultats de cette expérience à long terme soulignent l'importance de la disponibilité de l'eau dans la bryosphère ainsi que l'influence des contrôles environnementaux sur les processus environnementaux, et cela même dans un environnement aussi diversifié.

It is expected that climate change will influence the distribution of a number of species. As some of these species are disease vectors, changes are also expected to occur in the distribution of disease risk areas, which influence the disease transmission risk to human populations. In this thesis I describe the potential influence of climate change on the white-footed mouse distribution (Peromscus leucopus), a range that is expanding within Québec. The white-footed mouse is an important zoonotic reservoir for the Lyme disease pathogen (Borrelia burgdorferi) and is a vector of the disease's principal host: the black-legged tick (Ixodes scapularis). My results provide information to guide intervention activities and to target sites for disease surveillance. I first characterize, based on published literature, the environmental, geographical, and climatic determinants of the current range of the mouse. I then use Ecological Niche Factor Analysis to explore the influence of climate on the distribution of the white-footed mouse in Québec. Finally, I model the mouse's current fundamental niche at its northeastern range limit, using a combination of habitat-niche models from BIOMOD, and estimate its future expansion along three scenarios of projected climate change. I conclude by,predicting a potential expansion of the range of the white-footed mouse into most of the province of Québec by 2050, as a result of warmer and shorter winters. / Il est estimé que les changements climatiques auront une incidence profonde sur la distribution des espèces animales. Déjà, les impacts sont observés chez certains vecteurs de maladies qui migrent vers de nouveaux territoires, ayant des conséquences sur le risque de transmission des maladies chez les humains. Dans cette thèse, j'étudie le cas de la souris à pattes blanches (Peromyscus leucopus), dont le nombre de sites de présence augmente au sud de la province de Québec depuis les dernières années. La souris à pattes blanches est un acteur important dans le processus de transmission des pathogènes de la maladie de Lyme (Borrelia burgdorferi) de la tique à pattes noires (Ixodes scapularis) à l'humain.Les résultats obtenus fournissent donc des informations essentielles afin de guider les activités de prévention de la maladie de Lyme, et cibler les cites de surveillance. Je révise tout d'abord par une revue de la litterature, les facteurs potentiels environnementaux, géographiques et climatiques qui influencent la distribution de l'espèce à la limite nord de sa distribution. Je performe ensuite une analyse factorielle de la niche afin de mieux comprendre l'influence potentielle de variables climatiques sur la distribution de la souris à pattes blanches au Québec. Finalement, je modélise la niche fondamentale de l'espèce pour le temps présent en utilisant une combinaison de modèles de niche construite dans BIOMOD, et estime son expansion future selon trois scénarios de projections de changements climatiques. J'évalue, à partir de mes résultats, une expansion potentielle de la distribution de la souris à pattes blanches dans l'ensemble de la province du Québec d'ici 2050;un phénomène principalement lié à des hivers plus cléments et plus courts.

The Asian clam, Corbicula fluminea, is a freshwater bivalve that has recently invaded artificially heated waters downstream of the Gentilly-2 nuclear power plant in the St. Lawrence River. C. fluminea is one of the world's most invasive molluscs, owing to its ability to rapidly establish dense populations in new areas. Its physiological requirements have apparently restricted its global distribution to waterbodies whose temperatures remain above 2ºC throughout the year; however, recent invasions suggest that the clam may be adapting to lower temperatures. Using published data, I have identified patterns of the distribution and population densities of C. fluminea in artificially heated and natural (non-heated) waterbodies. Densities of C. fluminea populations do not differ between artificially heated and non-heated waters, but exhibit a positive trend with latitudinal distance such that peak densities occur in middle latitudes. The occurrence of C. fluminea in United States rivers below 40oN is positively correlated with human population density. At local scales within the St. Lawrence River, temperature, flow velocity, turbidity and depth were identified as factors that affect the distribution and density of C. fluminea. Furthermore, the clam was restricted to sites within the thermal plume of the Gentilly-2 power plant, and its body condition and reproductive status varied in time and space. The presence of C. fluminea in St. Lawrence River raises the question of whether the species can use the thermal plume to adapt to colder conditions and spread further in the river, especially as warming trends continue. / La petite corbeille d'Asie, Corbicula fluminea, est un bivalve subtropical d'eau douce qui a récemment envahi la panache thermique de la centrale nucléaire Gentilly-2 (CNG2) du fleuve Saint-Laurent. C. fluminea est un des mollusques les plus envahissant du monde, en raison de sa capacité rapide à former de nouvelle population dense. Ses besoins physiologiques semblent limiter sa distribution mondiale à des plans d'eau maintenant une temperature de plus de 2ºC au courant de l'année; néanmoins, des envahissements récents suggèrent que la palourde s'adapte à des températures plus basses. Utilisant des donnés publiés, j'ai identifié des types de distribution et de densité de C. fluminea dans des eaux chauffés artificiellement et non-chauffés. Les densités de C. fluminea ne diffèrent pas entre les deux types d'eau, mais démontrent une relation positive avec la distance latitudinal, où les densités maximales sont atteintes aux latitudes centrale. La présence de C. fluminea dans les rivières Américaines se situant au sud du 40ºN est positivement corrélée avec la densité de la population humaine. À l'échelle locale du fleuve Saint-Laurent, la température, le courant d'eau, la turbidité et la profondeur ont été identifiés comme facteurs affectant la distribution et la densité de C. fluminea. De plus, la palourde était limitée aux sites du panache thermique de la CNG2, et sa condition et son statut réproductif varient en temps et espace. La présence de C. fluminea dans le fleuve Saint-Laurent soulève des questions sur la possibilité de l'espèce d'utiliser la panache thermique afin de s'adapter à des conditions plus froides surtout si les tendances de réchauffement continuent.

Introductions of exotic fouling species have severely disrupted marine ecosystems. Theory suggests that high propagule pressure increases the probability of successful establishment. Likewise, empirical studies have shown the importance of ships and boats for transporting exotic species. However, few empirical studies have demonstrated the effect of propagule pressure on invasion success. For marine fouling species, uncertainty about vectors and pathways further impedes our ability to calculate propagule pressure and to understand establishment success. My goal was to better understand the links between propagule pressure from maritime activities and the spatial distribution of exotic fouling species. Using empirical data, I (1) determined the importance of boat characteristics and propagule exposure on boat fouling, (2) demonstrated the roles of commercial shipping and recreational boating in the invasion process, and (3) tested the effect of propagule pressure on population and community diversity. Although boats on the east coast of Canada were less fouled than New Zealand boats, boat-mediated spread may be facilitated in Canada by greater movement of boats among marinas than in New Zealand. Propagule exposure better predicted boat fouling than did boat characteristics. The spatial genetic structure of the colonial tunicate, Botryllus schlosseri, suggests that ships have frequently introduced it to the east coast of Canada and that secondary spread occurs gradually around individual ports, facilitated by recreational boating. The diversity of invasive species within commercial ports is positively related to propagule pressure and invasion success at both community (i.e. inter-specific richness) and population levels (i.e. genetic diversity). Diversity was significantly correlated to the numbers of ship arrivals but not to ballast water discharge events or the volume of ballast water discharged. This suggests that hull biofouling is a more important pathway than ballast water for exotic fouling species. Both boats and ships have influenced the invasion process of fouling species in Canadian coastal areas. The research also underlines the point that predictive models for the spread of biofouling species should be based on regional boating patterns, boating characteristics, and local propagule exposure. Defining relationships between propagule pressure and invasion success is one of the great challenges to understanding the rapid changes occurring in marine ecosystems. / L'introduction des salissures biologiques exotiques a sévèrement perturbé les écosystèmes marins. La théorie suggère qu'un apport de propagules élevé augmente le risque d'envahissement. C'est ainsi que les recherches se sont concentrées à évaluer la probabilité que les navires commerciaux et les petites embarcations transportent des espèces exotiques. Malgré son importance, peu d'études empiriques supportent l'effet de l'apport de propagules sur le succès d'envahissement. Pour les salissures biologiques marines, l'incertitude entre les vecteurs et les voies de transports entrave particulièrement notre capacité à calculer l'apport de propagules entrant par les voies maritimes, limitant ainsi notre compréhension du succès d'envahissement. L'objectif de ma thèse est d'apporter une meilleure compréhension de la relation entre l'apport de propagules provenant du transport maritime et la distribution spatiale des salissures exotiques. À partir de données empiriques, (1) j'ai déterminé l'importance relative des caractéristiques des bateaux de plaisance et l'exposition des propagules environnantes sur la probabilité de la colonisation des coques, (2) j'ai démontré le rôle respectif des navires et des plaisanciers dans le processus d'invasion et (3) j'ai décrit la relation entre l'apport de propagules et la diversité des populations et des communautés. Bien que les bateaux de la côte est du Canada sont moins colonisés que les bateaux de la Nouvelle-Zélande, la propagation des salissures exotiques pourrait être facilitée au Canada par un plus grand trafic entre les marinas. L'exposition aux propagules environnantes prédit davantage l'encrassement biologique des coques que les caractéristiques des bateaux. La génétique des populations de l'ascidie Botryllus schlosseri suggère qu'il y a eu plusieurs introductions dans les ports de la côte est du Canada. Facilité par les plaisanciers, le tunicier s'est ensuite dispersé progressivement autour de ceux-ci. Les indices de diversité soutiennent la relation positive entre l'apport de propagules et le succès d'envahissement et cela autant au niveau des communautés (c.-à-d. la richesse inter-spécifique) qu'au niveau des populations (c.-à-d. diversité génétique). La diversité est significativement corrélée au nombre d'arrivées des navires, mais n'est pas corrélée au nombre de déchargements et au volume de l'eau de lest. Ces relations suggèrent une plus grande importance de l'encrassement des navires que l'eau de lest comme voie d'introduction des salissures exotiques. Cette thèse démontre que les petits bateaux et les navires influencent grandement les processus d'invasions des salissures biologiques des régions côtières du Canada. Cette recherche souligne également que les modèles de propagation des salissures exotiques devraient fonder leurs prémisses sur l'exposition des propagules locales, les caractéristiques des bateaux et l'activité nautique régionale. La nécessité de décrire avec précision les relations entre l'apport de propagules et le succès d'envahissement est l'un des grands défis écologiques afin d'améliorer notre compréhension sur les changements rapides actuellement observés dans nos écosystèmes marins.

Biodiversity studies have recently focused on incorporating measures of phylogenetic and functional diversity into examinations of community ecology. Functional diversity describes those traits that influence the interaction between a species and the environment, whereas phylogenetic diversity is a more derived measure that represents the evolutionary history of species, and might incorporate information on functional identity, taking into account multiple traits. This thesis examined patterns in cryptogam (bryophyte and lichen) diversity across an elevation gradient to (i) evaluate the interplay between species, phylogenetic, and functional lichen diversity within and between habitats and (ii) link diversity (species and phylogenetic) to bryophyte productivity across environmental gradients. We found that phylogenetic and functional turnover correlate strongly, despite low signal in measured traits. Within and between habitats, different beta diversity indices are driven by different environmental factors, and as such one metric cannot be used as a surrogate for another. By establishing a link between diversity and productivity within bryophytes, we highlight the importance of diversity in regulating biomass production within stressful environments. We also highlight the use of alternative phylogenetic measures as descriptors of the diversity-productivity relationship, as they provide more information on the underlying mechanisms that drive the relationship. Cryptogams are relatively understudied in comparison to their vascular counterparts, and as such the information from this study will provide valuable insights into their community structure and turnover across space. / Les études sur la biodiversité ont récemment mis l'accent sur l'intégration des mesures de diversité phylogénétique et fonctionnelle dans les examens de l'écologie des communautés. La diversité fonctionnelle décrit les traits influençant l'interaction entre une espèce et l'environnement, alors que la diversité phylogénétique est une mesure dérivée représentant l'histoire de l'évolution d'une espèce et peut inclure des renseignements sur l'identité fonctionnelle d'une espèce. J'ai étudié les modèles de diversité des cryptogames (bryophytes et lichens) à travers un gradient d'altitude afin (i) d'examiner les interactions entre la diversité des espèces, la diversité phylogénétique et la diversité fonctionnelle des lichen au sein des habitats et entre eux, et (ii) de relier la diversité (des espèces et phylogénétique) à la productivité des bryophytes à travers les gradients environnementaux. Nous avons constaté que les changements de la composition phylogénétique et fonctionnelle sont fortement corrélés, malgré le faible signal dans les traits mesurés. Puisque les différents indices de diversité bêta sont entrainés par différents facteurs environnementaux au sein des habitats et entre eux, une unité de mesure ne peut être utilisée comme substitut à une autre. En établissant un lien entre la diversité et la productivité au sein des bryophytes, nous soulignons l'importance de la diversité dans la règlementation de la production de biomasse au sein d'environnements stressants. Nous appuyons également l'utilisation de mesures phylogénétiques alternatives comme descripteurs de la relation diversité-productivité, car celles-ci apportent plus d'information sur les mécanismes entrainant cette relation. Puisque les cryptogames sont relativement peu étudiés, cette étude fournit des indications précieuses sur la structure de leur communauté et leur changement de composition à travers l'espace.

Within native and non-native plant species, the production of viable seeds can both promote range expansion and facilitate rapid climatic adaptations through the selection of adapted phenotypes. The success of sexual reproduction in many plant species has been linked to a critical level of accumulated growing degree-days (GDDs) throughout the season. However GDDs are often limited in northern climates. With climate change forecasted to cause temperature increases in many northern areas, GDDs are likely to increase and there exists the potential for some species currently limited by a lack of GDDs to undergo increases in sexual reproduction and ultimately range expansion. Field studies and in vitro germination trials were used to test the relationship between seasonal GDDs and development, height and sexual reproduction in an established invasive non-native species, Phragmites australis (Cav.) Trin. Ex Steud. (haplotype M) and its native conspecific, P. australis subsp. americanus. During the 2012 season, 29 populations were monitored within five isotherms along a1000-km long latitudinal gradient from New Jersey (USA) to Alma (Quebec). As seasonal GDDs decreased, non-native P. australis were on average shorter, required fewer GDDs to develop, and produced fewer viable seeds per floret. Within isotherms, native P. australis were shorter and developed earlier than non-native P. australis, and also generally produced more seeds per floret. Overall the response of native P. australis was not related to seasonal GDDs. Over the climate gradient of the study area it appears that a lack of GDDs is currently limiting the expansion of non-native P. australis through seed dispersal at the edge of its range. As local temperatures and ultimately GDDs increase with climate change, the adaptive response non-native P. australis has to climate will likely allow the species to rapidly expand its range to take advantage of newly available climatic niches. / La reproduction sexuée et la production subséquente de graines viables peuvent faciliter la dispersion d'espèces végétales indigènes ou non indigènes/envahissantes dans de nouvelles régions ainsi que possiblement une adaptation rapide à des conditions changeantes grâce à la sélection de phénotypes appropriés. Le succès de la reproduction sexuée pour de nombreuses espèces végétales a été lié à une accumulation critique de degrés-jours de croissance (DJCs) durant la saison. Cependant les DJCs sont souvent limités dans les climats nordiques. Avec les changements climatiques et les températures qui augmenteront particulièrement vers le nord, le DJCs sont susceptibles d'augmenter et des espèces actuellement limitées par un manque de DJCs pourraient voir une augmentation de leur reproduction sexuée et éventuellement une extension de leur aire de répartition. Un suivi sur le terrain et des essais de germination ont été utilisés pour tester la relation entre les DJCs saisonniers et le développement, la hauteur et la reproduction sexuée d'une espèce envahissante non indigène, Phragmites australis (Cav.) Trin. Ex Steud. (M haplotype) et sa congénère indigène, P. australis subsp. americanus. Durant la saison 2012, 29 populations ont été suivies dans cinq isothermes le long d'un gradient latitudinal de 1000 km du New Jersey (États-Unis) à Alma (Québec). Le P. australis non indigène était en moyenne plus court, requerrait moins de DJCs pour produire des inflorescences, et produisait moins de graines viables avec une diminution des DJCs saisonniers. Pour un même isotherme, le P. australis indigène était plus court et se développait plus tôt que le P. australis non indigène, et aussi généralement produisait plus de graines. Globalement, la réponse du P. australis indigène n'était pas liée au DJCs saisonniers. Le long du gradient climatique de la zone étudiée, il semble que le manque de DJCs limite actuellement l'expansion par dispersion de graines du P. australis non indigène, tout en ayant peu ou pas d'effet sur le P. australis indigène. Une production de graines accrue par les changements climatiques pourrait permettre au P. australis envahissant d'exploiter des niches climatiques nouvellement disponibles.

The white-footed mouse (Peromyscus leucopus) is a widespread habitat generalist species abundant over a large part of the North-American continent. In the past decade, due to climate and land use change, the range of this species has expanded northwards into Canada. The black-legged tick (Ixodes scapularis), is the vector of Lyme disease which also has tracked climate change over the last few decades. This may have been further promoted by the growing presence of P. leucopus, a favored host for the tick. Therefore, aspects of the landscape that affect the movement and distribution of the white-footed mouse, will also affect the expansion of the tick, and consequently the spread of Lyme disease. In this thesis, I first reviewed published results that relied on genetic and non- genetic biological data to investigate the influence of local habitat and landscape characteristics on the movement and dispersal patterns in the white footed-mouse. Next, I evaluated the relations between breeding habitat and landscape resistance against the genetic differentiation between 11 populations in Montérégie, Québec, Canada. I was able to simultaneously measure the effect of the habitat and the landscape on the genetic differentiation of these mouse populations by utilizing numerical optimization to fit a model to previously published genetic data. I used ecological distance computed from resistance surfaces with Circuitscape to infer the effect of the landscape. Concurrently, I estimated the habitat quality of our sampling localities and correlated these to relevant habitat measurements. I found that both characteristics within and between forest patches have more of an impact on genetic differentiation than the geographical distance between the mice populations. This suggests that this species can disperse and use a wide range of habitats, in accordance with its recent rapid expansion in the region. / La souris à pattes blanches (Peromyscus leucopus) est une espèce généraliste à large distribution sur le continent Nord-américain. En relation avec le réchauffement climatique et les changements dans l'utilisation des terres, cette espèce étend sa distribution vers le nord au Canada. La tique à pattes noires (Ixodes scapulatis), vecteur de la maladie de Lyme, a aussi suivi le changement climatique par un déplacement de la limite nord de sa distribution au Canada. Cette expansion vers le nord pourrait avoir été favorisée par la présence croissante de P. leucopus, un hôte préférentiel pour la tique. Les aspects du paysage qui affectent le mouvement et la distribution de la souris à pattes blanches, affecteront ainsi l'expansion de la tique et par conséquent, de la maladie de Lyme. Dans ce mémoire, j'ai d'abord effectué une revue de publications qui ont examiné l'influence de caractéristiques d'habitat locales et du paysage sur le mouvement et la dispersion de la souris à pattes blanches. Ensuite, j'ai évalué l'influence de caractéristiques de l'habitat et du paysage sur la différenciation génétique entre des populations situées en Montérégie, Québec, Canada. J'ai pu mesurer simultanément l'effet de l'habitat et du paysage sur la différenciation génétique de 11 populations de souris en utilisant une optimisation numérique. J'ai utilisé des distances écologiques calculées à partir de surfaces de résistance avec Circuitscape pour déduire l'effet du paysage. En parallèle, j'ai estimé la qualité de l'habitat de sites d'échantillonnage et corrélé cet index aux mesures d'habitat prises sur le terrain. J'ai trouvé que les caractéristiques dans et entre les patches forestiers ont plus d'impact sur la différenciation génétique que la distance géographique. Ceci suggère que cette espèce peut disperser et utiliser une vaste gamme d'habitats, conformément à son expansion rapide récente dans la région.

The study of plant phenology has gained new importance in the context of climate change. Tundra plant species are of particular interest as they strongly cue on climatic variables to trigger their phenology and the tundra is experiencing the highest warming trend globally. In this thesis, I describe patterns of flowering phenology in a subarctic plant community using a phylogenetic comparative approach. My research addresses two primary goals: (i) clarifying the relative roles of environmental constraints and evolution history on flowering phenology in tundra communities, and (ii) establishing the connection between key abiotic and biotic factors and the onset of flowering phenology while controlling for phylogenetic relationships between species. A field survey conducted on Mount Irony (856 m), North-East Canada (54°90′N, 67°16′W) during summer 2012 revealed that flowering patterns differed substantially between communities at different elevational bands. First, flowering day was phylogenetically conserved only for communities found at lower elevational bands where environmental conditions are less harsh. Snowmelt date, elevation and thawing degree days were the dominant abiotic controls on phenology. Early flowering species showed less variability in their first flowering dates than late flowering species during the growing season, reflecting higher sensitivity to climatic cues early in the spring. By establishing a link between phenological responses and evolutionary relationships, we can evaluate how constrained or variable phenology may be across species, communities, sites and time, allowing us to work forward to predict adaptive potential in response to future climate change. / La phénologie des plantes a reçu une attention particulière depuis l'avènement des changements climatiques. Les espèces de toundra sont d'un grand intérêt dans ce contexte puisque leur cycle phénologique est fortement influencé par les conditions climatiques de leur milieu et subissent des records d'augmentation de température enregistrés partout dans le monde. Dans ce mémoire, je décris les patrons de floraison d'une communauté floristique en milieu subarctique en utilisant une approche phylogénétique. Ma recherche réponds à deux objectifs spécifiques : (i) clarifier le rôle des contraintes environnementales et de l'histoire évolutive dans la phénologie des plantes de toundra et (ii) déterminer les facteurs abiotiques et biotiques clés qui enclenchent la floraison des plantes en considérant les relations phylogénétiques entre les espèces. L'étude de terrain réalisée sur le Mont Irony (856 m) dans le nord-est du Canada (54°90′N, 67°16′O) pendant l'été 2012 révèle que les patrons de floraison varient considérablement entre les communautés floristiques retrouvées à différentes altitudes. La date de première floraison est uniquement conservée phylogénétiquement pour les espèces se trouvant à basse altitude où les conditions environnementales sont plus favorables à la croissance. La date de fonte des neiges, l'altitude et les degrés jours depuis le dégel sont les facteurs abiotiques qui déterminent le commencement du cycle phénologique pour l'ensemble de la communauté. Les espèces qui fleurissent tôt démontrent moins de variabilité pour leur date de première floraison que les espèces qui fleurissent tard lors de la saison de croissance, reflétant une plus grande sensibilité à une combinaison de facteurs climatiques tôt au printemps. En établissant un lien entre les réponses phénologiques et l'histoire évolutive des espèces, nous pouvons évaluer comment l'espèce, la communauté floristique, le site d'étude et la période de la saison de croissance influencent les contraintes de leur cycle phénologique. Cela nous permet donc de prédire leur potentiel adaptatif face aux changements climatiques futurs.

This thesis develops new statistical, and decision making tools for the detection and eradication of invasive species. The first section develops models to predict locations of invasive species so monitoring effort can be concentrated there. The first chapter develops an advanced species distribution model that includes dispersal and environmental tolerances and outperforms traditional species distribution models of just environmental tolerances. In addition this model is able to capture estimates of the target species fecundity, dispersal range, environmental tolerances and conspecific larval aggregation. The second chapter compares the performance of this statistical model to a popular form of mechanistic hydrodynamic model that is widely used to model dispersal, but which is rarely validated. By comparing the two approaches I show how advanced species distribution models can be used as alternative models to assess the power of more expensive, computationally demanding mechanistic models and how in some cases the statistical models may perform as well for a fraction the cost.The second section of my thesis examines how to formulate a response to an invasion once it is detected. The first chapter develops the first quantitative framework for eradication. It suggests that eradication can proceed without directly targeting all life stages and the number of treatment passes and their timing can be calculated from basic biological data like maturation rates. The final chapter incorporates guidance from other published eradication frameworks. It modifies and amends them to form a decision tree of necessary experiments to determine eradication feasibility and timing. It adds to the previous chapter explicit consideration of mobility, immigration, and spatio-temporal variation in vulnerability to form a more complete eradication framework. / Cette thèse développe de nouveaux outils statistiques qui peuvent être utilisés dans les prises de décision afin de détecter et d'éradiquer les espèces invasives. La première section de la thèse développe des modèles permettant de prévoir la localisation des espèces invasives afin d'identifier les lieux ou les efforts de surveillance devenaient être concentrés. Le premier chapitre développe un modèle de distributions d'espèces qui incluent les tolérances environnementales et la dispersion et ce faisant performe mieux que les modèles traditionnels qui n'incluent que les tolérances environnementales. De plus, ce modèle peut estimer des paramètres clés d'espèces cibles, comme la fécondité, le potentiel de dispersion, la tolérance environnementale et l'agrégation des larves de conspécifics. Le deuxième chapitre compare la performance du modèle statistique du premier chapitre à un modèle mécanistique hydrodynamique grandement utilisé en modélisation de dispersion, mais, en revanche, qui est rarement valider. En comparant les deux approches, je démontre comment les modèles de distributions d'espèces peuvent être utilisés comme modèles alternatifs pour évaluer le pouvoir de modèles mécanistique plus coûteux et informatiquement demandant et comment, dans certain cas, les modèles statistiques peuvent performer aussi bien mais pour une fraction des coûts. La deuxième partie de ma thèse examine comment formuler une stratégie d'intervention à une invasion quand cette dernière est détectée. Le premier chapitre développe une approche quantitative pour évaluer les éradications, une première de cette envergure. Elle suggère que les éradications peuvent se dérouler sans directement cibler tous les stages de vies, et le nombre de traitements ainsi que leur intervalle d'application peuvent être calculés de données basiques biologiques, comme les taux de maturations. Le dernier chapitre incorpore les considérations des autres schémas d'éradications publiés dans la littérature. La méthode modifie et amende des schémas publiés en formant un arbre de décisions d'expériences nécessaires qui ensuite détermine la faisabilité et l'envergure de l'éradication. Ce chapitre ajoute aux chapitres précédents, considérant explicitement la mobilité, l'immigration et la variation spatio-temporelle de la vulnérabilité, pour produire une approche compréhensive des schémas des réponses aux éradications.

<p> We tested the hypothesis that aerial invertebrate biomass would vary with proximity to water and thereby impact food availability and habitat quality for insectivorous birds. We used malaise trapping of aerial invertebrates and video-camera observation of nests to test whether food availability (biomass of aerial invertebrates) and nestling provisioning rates varied with distance from standing water for Southwestern Willow Flycatchers (<i>Empidonax traillii extimus</i>) We then used a longer-term data set to test whether two indices of habitat quality (clutch size and nest productivity) were higher in nests placed near standing water. We found that 1) aerial invertebrate biomass declined by half at 30m from standing water, 2) parents provisioned nestlings at a lower rate (one fewer delivery per hour for every 100m) as distance to water increased, and 3) nests more likely to lay fewer eggs and times more likely to fledge fewer young as distance to water increased. These results indicate that for some Willow Flycatcher populations, patterns of inundation throughout the breeding season may drive invertebrate prey availability and potentially habitat quality.</p>