The growing pressure on freshwater resources and aquatic ecosystems mandates for advancements in sustainable watershed management; for example, new frameworks of environmental flow requirements are promoted as means of improving ecosystem resilience. These new and advanced methods require manageable freshwater units to be identified preferably accompanied with attributes that allow for stratified grouping or classification. Such units have previously been created on watershed and national scales, but a global classification at a high spatial resolution is not yet available. The Global River Classification (GloRiC) project aims to create such units based on the analysis of geo-physical characteristics of river reaches at the global scale. The spatially detailed and explicit global assessment is facilitated by the digital river network of the HydroSHEDS (HYDROlogical Shuttle Elevation Derivatives at multiple Scales) database at 500m pixel resolution. A particular focus of GloRiC is to use a minimal number of variables to differentiate river reaches based on their eco-hydrological characteristics. Part of this project is also to create a multi-scale, holistic and flexible framework for river classification based on the current literature. The framework is composed of six main pillars: hydrology, physiography and climate, geomorphology, water chemistry, biology, and human alteration. Based on the framework, three examples of classifications, namely hydrological (19 classes), physio-climatic (14 classes) and geomorphologic (7 classes), were created at the global scale and subsequently combined into one freshwater habitat classification. The final classes for each classification were analyzed for and compared with similar regional classifications and global units such as biomes and large river basins. / La pression grandissante sur les ressources d'eau douce et les écosystèmes aquatiques demande un avancement des connaissances dans le domaine de la gestion durable des bassins versants. En ce sens, de nouveaux cadres conceptuels sont développés et utilisés comme outils pour améliorer la résilience des écosystèmes. Afin d'utiliser ces nouvelles méthodes, des unités (ou groupes) de généralisation des habitats d'eau douces doivent être créés. Idéalement, ces unités devraient être accompagnées de leurs attributs spécifiques permettant leurs classifications stratégiques. De telles unités ont été créées auparavant pour des bassins versants spécifiques ou encore à l'échelle nationale, toutefois, l'échelle globale à haute résolution demeure inexplorée. Le projet GloRiC (Global River Classification) tente de définir des unités d'habitat d'eau douce grâce à l'analyse des caractéristiques géophysiques des segments de rivières à l'échelle globale. Cette analyse détaillée des rivières de la planète est possible grâce au réseau de rivières digitales HydroSHEDS d'une résolution de 500m. Un des focus principaux de GloRiC est d'utiliser un nombre minimal de variable afin de différencier les segments de rivières d'après leurs caractéristiques éco-hydrologiques. De plus, ce projet tente de créer un cadre conceptuel pour la classification de rivières qui sera flexible, holistique et multi-échelle et basé sur la littérature contemporaine. Ce cadre est compose de 6 piliers: l'hydrologie, la physiographie et climat, la géomorphologie, la chimie de l'eau, l'écologie et les altérations anthropogéniques. Trois classifications à l'échelle globale ont été créées à l'aide de ce cadre, soit une classification hydrologique (19 classes), physio-climatique (14 classes) et géomorphologique (7 classes). Ces trois classifications ont par la suite été regroupées en une seule classification d'habitat d'eau douce. Les classes finales de chacune des classifications ont étés comparées et analysées avec d'autres classifications similaires et d'autres unités globaux tels que les biomes et une sélection des grands bassins de la planète.

The longitudinal trend in the size of a river’s bed material is best represented as being composed of several discrete units, called sedimentary links, in which each sedimentary link is initiated by a source of coarse sediment, and the bed material becomes progressively finer in the downstream direction. In this study, the concept of sedimentary links is applied to salmon rivers in the Gaspé Peninsula of Quebec, Canada, which have previously not been studied in the context of sedimentary links. Also, the relationship between the sedimentary links and the distributions of Atlantic salmon (Salmo salar) juveniles and spawning activity along these rivers is tested.A key finding in this study is that the sedimentary links of the Gaspé rivers are subdivided into not only source zones (experiencing a spatially continuous supply of coarse sediment) and fining segments (where the sediment becomes progressively finer downstream), but also an additional component not identified in earlier studies, which we call intermediate zones, in which the channel experiences regular but spatially discontinuous supplies of coarse sediment, producing “disturbed downstream fining”.Using data on salmon juvenile and redd densities provided by local wildlife managers, it was found that greater net gains in older juvenile densities generally occur in source zones and intermediate zones, rather than in the finer-sediment sections of fining segments. There is also a strong, positive correlation (R2 = 0.91, p = 0.001) between a river’s overall density of juveniles and the proportion of the river length that is occupied by either source zones or intermediate zones. Spawning activity is generally the highest in fining segments and intermediate zones, and lowest in source zones. There is also a significant, negative correlation (R2 = 0.87, p = 0.001) between the size of a river’s salmon run and the distance separating the river mouth from the nearest boulder-rich intermediate zone or source zone; we speculate that the proximity of such a zone to the river mouth influences the survival rates of juveniles during the winter immediately preceding their seaward migration. / La variation longitudinale de la grosseur de substrat le long des rivières est mieux représentée comme étant composée d’une séries de liens sédimentaires, où chaque lien est initié par une source de substrat grossier, suivi par un affinement du substrat dans la direction avale avant d’atteindre la source de substrat grossier suivant. Dans ce projet de recherche, le concept des liens sédimentaires est appliqué pour une groupe de rivières dans la Gaspésie (Québec, Canada), dont jusqu’à date n’ont jamais été le sujet d’une étude des liens sédimentaires. De plus, la relation entre les liens sédimentaires et la distribution des juvéniles et des frayères de saumons atlantiques le long de ces rivières est testée.Nous avons découvert que les liens sédimentaires des rivières gaspésiennes sont divisés en trois types de segments : les zones sources (où du substrat grossier est introduit dans le canal), les zones d’affinement (où le substrat devient de plus en plus fin dans la direction avale) et les zones intermédiaires (un nouveau type de zone qui n’a jamais été identifié dans les études précédentes, où le canal ne subit que des apports ponctuels mais discontinus répétés de sédiments grossiers, et dont l’affinement du substrat est obscurci).En utilisant des données historiques sur les densités de juvéniles et des frayères dans les rivières gaspésiennes, nous avons découvert que des gains de juvéniles plus âgés sont concentrés surtout dans les zones sources et les zones intermédiaires. Il existe aussi une forte corrélation positive (R2 = 0.91, p = 0.001) entre la densité moyenne de juvéniles dans une rivière et la proportion de la longueur de cette rivière occupée par des zones sources ou des zones intermédiaires. Les densités de frayères sont supérieures dans les zones d’affinement et les zones intermédiaires, tandis qu’elles sont plus faibles dans les zones sources. Il existe aussi une forte corrélation négative (R2 = 0.87, p = 0.001) entre la grosseur de la montaison de saumon et la distance qui sépare l’embouchure de la rivière et la zone intermédiaire/source la plus rapprochée. Nous croyons que la proximité d’une telle zone de l’embouchure de la rivière influence les taux de survie des juvéniles pendant l’hiver précédant leur migration vers la mer

Tropical floodplain wetlands are important from various perspectives, including hydrology, biogeochemistry and conservation, while facing imminent threats aggravated by insufficient baseline information. Recent advances in remote sensing and image analysis can address this problem. The integration of radar imagery (L-HH) with topographic datasets (elevation, slope and waterbodies) in an object-oriented analysis was tested as a method of rapid wetland mapping in the Equateur Province, Democratic Republic of Congo. Three classification schemes at different aggregation levels were produced to test thematic detail against accuracy. The highest level classifications include upland, lake, river, flooded forest, nonflooded forest, shrub and herbaceous vegetation. The maps range from 47% accuracy for the 7-class wetland map to 78% accuracy for the 3-class floodplain map compared to a reference map (FAO Africover). The method shows promise for developing inventories and monitoring programs to support wetland management in the central Congo River basin and other tropical riverine environments. / Les marécages tropicaux de zone inondable sont importants de diverses perspectives, incluant l'hydrologie, la biogéochimie et la conservation, tout en faisant face à des menaces imminentes aggravées par l'information insuffisante de ligne de base. Les avances récentes dans la télédétection et l'analyse d'image peuvent aborder ce problème. L'intégration des mosaïques de radar (L-HH) avec des ensembles de données topographiques (altitude, pente et cours d'eau) dans une analyse "object-oriented" a été examinée comme méthode de cartographie rapide pour les marécages dans la province d'Equateur, République Démocratique du Congo. Trois arrangements de classification à différents niveaux d'agrégation ont été produits pour examiner le détail thématique contre l'exactitude. Les classifications les plus detaillées incluent le terrain haute, le lac, le fleuve, la forêt inondée, la forêt non-inondée, l'arbuste et la végétation herbacée. Les cartes s'étendent de l'exactitude de 47% pour la carte de 7 classes à l'exactitude de 78% pour la carte de 3 classes comparée à une carte de référence (FAO Africover). La méthode se montre bien pour des inventaires et des programmes de surveillance qui soutiennent la gestion de marécage dans le bassin fluvial central du Congo et d'autres environnements riverains tropicaux.

Both quantity and composition of waterborne transport of dissolved organic carbon (DOC) from peatlands has been hypothesized to be affected by permafrost thaw. Changes in DOC can impact the carbon (C) balance of peatlands directly, but also the carbon balances and metabolism of downstream aquatic environments. In this study I have investigated the DOC export from different peatland types in the Stordalen catchment of northern Sweden (68.20N, 19.03E). The research was performed at various spatial and temporal scales in order to assess the importance of peatland permafrost thaw for both peatland and catchment DOC export. In the Stordalen catchment, peatland permafrost thaw leads to the conversion of palsas (a rain-fed peatland type with a permafrost core) into bogs dominated by Sphagnum mosses or into fens of varying nutrient status depending on their hydrological setting. The palsas were found to have low DOC export rates, at between 2.5 and 3.5 g C m-2 yr-1, and its composition characterized by several bulk DOC indices was of poor substrate quality for microbial degradation. The DOC export from the bogs was not found to differ in quantity to that of the palsas, but its DOC composition had lower aromaticity and a larger fraction derived from microbial sources. Snowmelt runoff occurred early on the palsa and bog, and mass flux at this time of years was responsible for >70% of the annual DOC export – causing the palsas and bogs to significantly affect catchment DOC export patterns during early snowmelt runoff, despite covering <4% of the catchments. Partly due to the restricted DOC export, the Stordalen palsa/bog complex was found to be net annual C sinks despite its low ecosystem productivity. In contrast, the fens were found to export 2 to 4 times as much DOC as the palsas and bogs, with a majority of the DOC export occurring outside the snowmelt runoff period. Several pieces of evidence show that fens not only act as catchment sources of DOC, but through selective degradation they transform DOC that reach the fens from upstream sources, causing the fens to regulate catchment DOC composition and concentrations during summer and fall low runoff periods despite covering only a small fraction of the catchment area. The impact on peatland DOC export from permafrost thaw is primarily dependent on the hydrological setting after thaw in Stordalen, where a conversion of palsas into fens has the greatest potential for the alteration of catchment DOC export patterns. / L'hypothèse a été émise que la quantité et la composition du carbone organique dissous (COD) des tourbières, transporté par l'eau, est affecté par le dégel du pergélisol. Les changements de COD peuvent influer sur l'équilibre du carbone (C) directement, mais aussi les bilans de C et le métabolisme des milieux aquatiques en aval. Dans cette étude, j'ai étudié l'exportation de COD provenant de différents types de tourbières dans le bassin versant Stordalen au nord de la Suède (68.20N, 19.03E). La recherche a été réalisée à différentes échelles spatiales et temporelles afin d'évaluer l'importance du dégel du pergélisol des tourbières sur la tourbière elle-même et sur l'exportation du COD dans le bassin versant. Dans le bassin versant Stordalen, le dégel du pergélisol des tourbières a conduit à la conversion des palses (un type de tourbière pluviale avec un noyau de pergélisol) vers des tourbières dominées par les sphaignes ou en tourbières de carex avec des statuts d'éléments nutritifs variés en fonction de leur contexte hydrologique. Les palses se sont avérés avoir un faible taux d'exportation de COD, entre 2,5 et 3,5 gC m-2 an-1, et sa composition se caractérise par plusieurs indices de COD qui étaient de mauvaise qualité de substrat pour la dégradation microbienne. L'exportation du COD dans les tourbières n'a pas montré de différences quant à la quantité par rapport à celles de la palse, mais sa composition avait une plus faible aromaticité et une fraction plus importante provenant de sources microbiennes. La fonte des neiges s'est produite tôt dans la palse et les tourbières, et le flux de COD à ce moment de l'année a été responsable de plus de 70% de l'exportation annuelle de COD – provoquant la palse et les tourbières de modifier sensiblement l'exportation du COD du bassin versant malgré que ces dernières ne couvrent que moins de 4% du bassin versant. En raison notamment de l'exportation restreinte de COD, le complexe palse/bassin versant Stordalen a été déterminé être un puit net annuel de C en dépit de sa faible productivité de son écosystème. En revanche, les tourbières à carex on montré une exportation de 2 à 4 fois plus élevée que le COD des palse et des tourbières à sphaigne, avec une majorité de l'exportation du COD survenant en dehors de la période de fonte des neiges. Plusieurs preuves ont montrés que les tourbières à carex n'agissaient pas uniquement en tant que source de captage de COD, mais par la dégradation sélective, elles transforment le COD qui atteint les tourbières à carex à partir de sources en amont, ce qui provoque les tourbières à carex de modifier la composition du COD et les concentrations du bassin versant, en été et en automne, période de faible hydraulicité, malgré que ces dernières ne couvrent qu'une petite fraction du bassin versant. L'impact de l'exportation de COD des tourbières durant le dégel du pergélisol a été montré dépendant des conditions hydrologiques après le dégel, durant laquelle une conversion en tourbières à carex montre un plus grand potentiel pour la modification des patrons de transport de COD.

In the early 1970s, mathematician and economist Nicolas Georgescu-Roegen developed an alternative framework to macro-economics (his hourglass model) based on two principles of classical thermodynamics applied to the earth-system as a whole. The new model led him to the radical conclusion that "not only growth, but also a zero-growth state, nay, even a declining state which does not converge toward annihilation, cannot exist forever in a finite environment" (Georgescu-Roegen 1976, p.23). Georgescu-Roegen's novel approach long served as a devastating critique of standard neoclassical growth theories. It also helped establish the foundations for the new trans-disciplinary field of ecological economics. In recent decades however, it has remained unclear whether revolutionary developments in "modern non-equilibrium thermodynamics" (Kondepudi and Prigogine 1998) refute some of Georgescu-Roegen's initial conclusions and provide fundamentally new lessons for very long-term macro-economic analysis. Based on a broad historical review of literature from many fields (thermodynamics, cosmology, ecosystems ecology and economics), I argue that Georgescu-Roegen's hourglass model is largely based on old misconceptions and assumptions from 19th century thermodynamics (including an out-dated cosmology) which make it very misleading. Ironically, these assumptions (path independence and linearity of the entropy function in particular) replicate the non-evolutionary thinking he seemed to despise in his colleagues. In light of modern NET, I propose a different model. Contrary to Georgescu-Roegen's hourglass, I do not assume the path independence of the entropy function. In the new model, achieving critical free energy rate density thresholds can abruptly increase the level of complexity and maximum remaining lifespan of stock-based civilizations. / Au début des années 1970s, le mathématicien et économiste Nicolas Georgescu-Roegen développa une alternative radical au modèle de macro-économie standard de l'époque : son « sablier entropique ». Celui-ci fut fondé sur des principes de thermodynamique classique appliqués à l'ensemble du globe. La nouvelle approche thermodynamique de Georgescu-Roegen a longtemps servi de forte critique des théories de croissance économique conventionnelles, ainsi qu'au fondement d'une nouvelle science interdisciplinaire : l'économie écologique, ou aussi, la bioéconomie. Néanmoins, à travers ces dernières décennies, il est demeuré incertain si d'importantes découvertes en thermodynamique de systèmes hors d'équilibre (NET) (Prigogine 1980, 1984, 1998): 1) ne réfuteraient pas plusieurs prémices et conclusions de Georgescu-Roegen. C'est ce que j'ai ici tenté d'investiguer, à l'aide d'une recherche dans l'histoire de plusieurs sciences. Je conclue que le modèle initiale de Georgescu-Roegen (le « sablier entropique ») dépend de plusieurs conceptions et prémices scientifiques maintenant considérées comme dépassées. En guise de développements dans le domaine de la thermodynamique de systèmes hors d'équilibre, je propose un nouveau modèle, qui ne prend pas pour acquis que les limites (thermodynamique) d'évolution d'un système macro-économique soit indépendant de la trajectoire du système en question. En particulier, la capacité d'atteindre des seuils critiques de densité de flux énergétique peut changer de façon radicale non-seulement le niveau de complexité (structurel et fonctionnel) d'une civilisation, mais aussi les limites de longévité d'une civilisation (problème qui est centrale à l'approche de Georgescu-Roegen).

Geophysical and thermal investigations of ice-rich permafrost were performed in an area of planned hydrocarbon development at Parsons Lake, Northwest Territories. The site is owned by ConocoPhillips Canada (CPC) and ExxonMobil, and is intended to be a primary target for the Mackenzie Valley Gas Project. As a result, the Program of Energy and Research Development (PERD) funded this thesis to acquire more knowledge regarding the current and future state of permafrost at this site. Information on ground temperatures and material properties are available from boreholes extracted during the 2004 CPC drilling program. In this study, the application of ground-penetrating radar (GPR) and capacitively-coupled resistivity (CCR) to map ground ice properties was tested. Since ground ice is an important factor affecting the level of disturbance initiated by thermokarst, improving the use of geophysical tools to map its nature and extent is important. By employing techniques to determine the maximum depth of investigation, optimal smoothing factors used during the inversion of raw resistivity data were computed. Once accomplished, it was found that the observed resistivity of massive ice ranged from 25 000 to 40 000 ohm-m. Conversely, values for massive ice were more widespread and overlapped with other materials like ice-rich peat when incorrect smoothing parameters were selected. The GPR cross-sections were applied to provide more detailed information on structure and contacts between massive ice and gravelly sand deposits. It was found that CCR generates similar outputs for these types of materials. One-dimensional thermal models were constructed at previously undisturbed borehole locations. Thermal outputs were compared with the observed data, and it was found that the error during the thaw season at boreholes with near-surface mineral soils is less than 1 degree celcius at any depth. When these models were used to project maximum active layer thickness changes for the period 2011-2070, subsidence is projected to begin as early as 2058. At disturbed locations, CCR surveys conducted in winter reveal two anomalies characterized by very low resistivities (< 600 ohm-m) beneath the gravel pads. One possible explanation is the development of taliks between 2004 and 2010, and thus, future fieldwork at this site is recommended. Overall, this investigation developed a model that can be used by industry to forecast near-surface thermal regime changes under varying scenarios of climate warming. / Investigations géophysiques et thermiques du pergélisol riche en glace ont été effectués dans une zone de développement des hydrocarbures prévue à Parsons Lake, Territoires du Nord-Ouest. Le site est la propriété de ConocoPhillips Canada et ExxonMobil, et est destiné à être une cible principale pour le projet gazier Mackenzie Valley. En conséquence, le Programme de l'énergie et le développement de la recherche a financé cette thèse, qui améliore les connaissances locales sur l'état actuel et futur du pergélisol. Informations sur les températures du sol et des propriétés des matériaux sont disponibles à partir de forages. Dans cette étude, l'application de géoradar et la résistivité électrique pour détecter les propriétés de glace de sol a été testée. Puisque la glace de sol est un facteur important affectant le niveau de perturbation du terrain, améliorer l'utilisation des outils géophysiques pour cartographier sa nature et son étendue est important. En utilisant des techniques pour déterminer la profondeur maximale de l'enquête, les facteurs de lissage optimal utilisé lors de la transformation des mesures brutes en pseudosections 2D ont été calculés. Une fois réalisé, il a été constaté que la résistivité de glace massive est entre 25 000 et 40 000 ohm-m. Inversement, les valeurs de glace étaient plus répandues et se chevauchent avec d'autres matériaux lorsque les paramètres de lissages incorrects ont été sélectionnés. Le géoradar a été appliqué pour fournir des données détaillées sur la structure de glace et les contacts entre la glace massive et dépôts de sable graveleux. On a constaté que la résistivité génère des valeurs similaires pour les matériaux. Les modèles thermiques unidimensionnels ont été construits à des lieux de forage qui n'ont pas été affectés par les activités humaines. Les résultats ont été comparés avec les données observées, et il a été constaté que l'erreur pendant la saison du dégel aux forages décrits par les sols minéraux près de la surface est inférieure à un degré celsius à n'importe quelle profondeur. Lorsque ces modèles ont été utilisés pour des projets de couches actives à partir de 2011-2070, l'affaissement commence aussi tôt que 2058. Aux endroits perturbés, des enquêtes de résistivité en hiver révèlent deux anomalies caractérisées par des résistivités très faibles (< 600 ohm-m) sous la couche de gravier. Une explication possible est le développement de zones dégelées entre 2004-2010, et donc, plus de recherche à ce site est recommandée. Cette enquête a développé un modèle qui peut être utilisé par l'industrie pour prévoir des changements de régime thermique sous différents scénarios de réchauffement climatique.

The reproductive success of brook trout (Salvelinus fontinalis) populations, like those of other salmonid species, is dependent on the availability and quality of spawning/incubation habitats. For brook trout in particular substrate composition and groundwater-hyporheic flow characteristics are key abiotic factors influencing both the suitability of lotic spawning habitats and the survival of embryos nested within these habitats. Egg-to-emergence survival has been shown to be negatively related to substrate fine sediment concentrations and positively related to interstitial flow velocity. Both substrate composition (through filtering effects) and interstitial flow are also thought to influence the susceptibility of egg pockets to fine sediment infiltration. The objectives of this doctoral study are to clarify the roles of groundwater and hyporheic flow in brook trout redd site selection; as well as the effect of substrate composition and interstitial flow on the survival of embryos to emergence. A complementary objective is to determine how local hyporheic flow and substrate composition influence fine sediment accumulation within reproductive habitat. To test various hypotheses, we conducted field studies in brook trout spawning streams situated within a boreal forest system in Quebec, Canada. We complemented these field studies using laboratory and field experiments. Our field studies indicated that in these boreal forest streams, brook trout did not exhibit a systematic preference for spawning in microhabitats dominated by upwelling groundwater. Redds were located in sites with both upwelling groundwater and downwelling surface water and we observed that the origin of the water resulted in distinct thermal regimes and incubation rates within the reproductive habitat, suggestive of possible alternate life history strategies within the population. The results of our laboratory experimentation revealed that high embryo mortality in fines-rich-substrates could not be mitigated by increased flow velocity/oxygen flux through the egg pocket. Furthermore, CT Scans of laboratory incubation substrates support entombment effects, as mortality was related to the density of 3-4 mm pore spaces suitable for emergence. Field experiments suggested that the ingress of fine sediments into redds is primarily a gravity driven process influenced by the size of the infiltrating fine sediments and the size of the substrate pore spaces as controlled by filter fraction content. This infiltration process was not influence by the intensity of vertical or horizontal hydraulic gradients, at least over the range of gradients that were observed in the brook trout reproductive habitats studied here. / Le succès de la reproduction de l'omble de fontaine (Salvelinus fontinalis), comme ceux d'autres espèces salmonidés, est dépendant de la disponibilité et la qualité des l'habitat de fraye/incubation. Pour l'omble de fontaine, en particulier, la composition du substrat et l'écoulement des eaux souterraines et hyporhéiques sont des facteurs clés qui influencent à la fois la convenance d'habitat lotiques et la survie des embryons imbriqués dans ces habitats. La survie à l'émergence été démontrée être négativement liée à la concentration des sédiments fins dans les substrat et positivement liée à la vitesse d'écoulement interstitiel. La composition du substrat (par des effets de filtrage) et le flux interstitiel sont suggérés dans la litérature comme influencant la susceptibilité des poches d'œufs à l'infiltration de sédiments fins. Les objectifs de cette étude de doctorat sont à clarifier les rôles des ressurgences souteraines ou de l'écoulement hyporhéique dans la selection des nids par l'omble de fontaine; et l'effet de la composition du substrat et l'écoulement hyporhéique sur la survie des embryons à l'émergence. Un objectif complémentaire est de déterminer comment l'écoulement hyporhéique et la composition du substrat influencent l'accumulation de sédiments fins dans l'habitat de reproduction. Pour tester différentes hypothèses liées, nous avons mené des études de terrain dans les ruisseaux d'un ecosystème de forêt boréale dans la Réserve Faunique des Laurentides au Québec, Canada où nous avons observé les frayères de l'omble de fontaine. Nous avons complété ces études de terrain à l'aide d'experiences en laboratoire et sur le terrain. Nos études sur le terrain a indiqué que dans ces ruisseaux, l'omble de fontaine n'a pas démontré une préférence systématique pour les microhabitats de fraye sous l'influence des ressurgences d'eaux souterraines. Les nids étaient situés a la fois dans des sites de ressurgence et dans des endroits ou les eaux de surface pénètrent dans le lit. Nous avons observé que l'origine de l'eau était liée à des régimes thermiques distincts dans l'habitat de reproduction. Les résultats de nos incubations en laboratoire ont révélé que les taux élevés de mortalité ne pouvaient pas être atténués par une augmentation d'écoulement d'eau/ l'oxygène a travers le nid. Par ailleurs, les données sur la structure des substrat d'incubation collectées en trois dimensions (3-D) par tomodensitométrie assistée par ordinateur (TAO) ont confirmée un effet de 'mise au tombeau', indiquée par le lien entre la mortalité des embryons et la densité des 'megapores' de 2-3 mm qui sont appropriés pour l'émergence. Les expériences de terrain ont suggéré que la pénétration des nids par les sédiments fins est un processus influencé par la taille des sédiments fins en movement par rapport a la taille de l'espace interstitiel. Ce processus d'infiltration n'etait pas influencé par l'intensité des gradients hydrauliques verticaux ou horizontaux, au moins pour la gamme de gradients observées dans les habitats de reproduction omble de fontaine étudiés ici.

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Peatlands are important components of the global carbon cycle, storing one-third of the global soil carbon. The accumulation of peat depends on two main interacting factors: the wetness and vegetation composition of a peatland. Previous studies have looked at the impact of a water table lowering on carbon fluxes in different types of peatlands. However, these studies were conducted within a time frame that did not allow the examination of vegetation changes due to the water table lowering. To be able to predict the fate of peatlands with changing climate and potentially lower water tables, the effect of a change in vegetation has to be considered. To bridge this gap, I conducted a study along a drainage gradient resulting from the construction of a drainage ditch 85 years ago in a portion of the Mer Bleue bog, located near Ottawa, Canada. According to water table reconstructions based on testate amoeba, the drainage dropped the water table by approximately 18 cm. On the upslope side of the ditch, the water table partly recovered and the vegetation changed only marginally. However, on the downslope side of the ditch, the water table stayed persistently lower and trees established (Larix and Betula). The importance of Sphagnum decreased with a lower water table, and evergreen shrubs were replaced by deciduous shrubs. The water table drop and subsequent vegetation changes had combined and individual effects on the carbon functioning of the peatland. Methane fluxes decreased because of the water table lowering, but were not affected by vegetation changes, whereas respiration and net ecosystem productivity were affected by both. The carbon storage of the system increased because of an increase in plant biomass, but the long-term carbon storage as peat decreased. Several steps need to be taken to allow for the appropriate representation of water table disturbances in peatland carbon modelling. The modelling of the effect of water table drop, along with vegetation chang / Les tourbières sont une composante importante du cycle global du carbone, séquestrant le tiers du carbone contenu dans les sols. L'accumulation de la tourbe dépend de deux facteurs principaux: l'hydrologie et la végétation. Des études ont abordé l'impact d'un abaissement de la nappe phréatique sur les flux de carbone des tourbières. Cependant, l'échelle temporelle de ces études ne permet pas de voir de changements de végétation en réponse à un abaissement de la nappe phréatique. Pour être en mesure de prédire le futur des tourbières dans un climat potentiellement plus sec, les effets des changements de végétation doivent êtres considérés. J'ai donc utilisé un site comprenant un gradient de conditions hydrologiques résultant du creusage d'un canal de drainage sur la tourbière Mer Bleue, près de Ottawa. D'après des reconstructions hydrologiques basées sur des assemblages de rhizopodes, le drainage a abaissé de façon permanente la nappe phréatique d'environ 18 cm. Sur le côté en amont du canal, la nappe phréatique s'est partiellement rétablie et la végétation a peu changé. Par contre, sur le côté aval du canal, la nappe phréatique a été abaissée de façon permanente et des arbres se sont établis (Larix et Betula). Avec l'abaissement de la nappe phréatique, la sphaigne est devenue moins importante et des arbustes à feuilles caduques ont remplacé les sempervirents. Les changements hydrologiques et de végétation ont eu des effets individuels et combinés sur les flux de carbone de la tourbière. Les flux de méthane ont été réduits par l'abaissement de la nappe phréatique, mais n'ont pas été affectés par les changements de végétation, mais la respiration et la productivité nette de l'écosystème ont été affectées par les deux. La séquestration du carbone a ainsi augmenté due à une augmentation de la biomasse végétale, mais la séquestration à long terme du carbone dans la tourbe a diminué. La simu

Polygonal terrain is one of the most common landforms found throughout the periglacial environments of Earth and Mars. These networks of interconnected trough-like features form through a complex interaction of climatological and rheological processes and often signify the presence of ground ice deposits. / Previous comparisons of morphological similarities amongst sites on both planets have typically relied upon qualitative techniques. In some cases, limited quantitative metrics have been utilized, but there remains no objective, repeatable method by which to compare terrestrial and Martian polygonal terrain. / The overarching goal of this work is to assess the utility of a particular statistical method – Spatial Point Pattern Analysis (SPPA) – for analyzing polygonal network geometries at sites on Earth and Mars. Based around four sets of experimental results, the objectives addressed by this thesis are to: / (i) demonstrate that SPPA is an effective means by which qualitative, observable variations in polygonal morphology can be quantified; / (ii) examine the effects of different input data collection methods on the output of the statistical model; / (iii) establish that the analytical results of SPPA as applied to polygonal terrain are rooted in terrestrial geomorphic theory, and; / (iv) perform a case study in which SPPA is used to reconstruct the landscape history of a particular region of Mars. / Our results show that SPPA successfully differentiates between the geometric patterns observed at various sites, simultaneously providing data pertaining to the cumulative distribution of trough segment lengths and the overall network arrangement. In providing guidelines for future applications of this technique, we demonstrate that SPPA results are the most reliable when using data derived from ground-based terrain surveys or GIS-based analysis of high-resolution (< 0.5m/pixel) satellite or aerial images. Moreover, extensive fieldwork in the Canadian High Arctic illustrates that the observed point pattern of a given site is linked to its substrate composition and relative stage of development. Finally, using the field results as an analogical source to inform the interpretation of Martian geomorphic processes, a landscape evolution model is proposed to explain the development of a poorly-understood landform (scalloped depressions) in the ice-rich terrains of the Martian northern latitudes. / Les formes de terrain polygonales sont parmi les plus communes dans les environnements périglaciaires sur la Terre comme sur Mars. Ces réseaux de dépressions interconnectées sont issus d'interactions complexes entre des processus climatologiques et rhéologiques et indiquent souvent la présence de dépôts de glace souterraine. / Les comparaisons précédentes sur les similarités morphologiques entre des sites à la surface des deux planètes ont souvent été basées sur des techniques qualitatives. Dans certains cas, quelques mesures quantitatives ont été utilisées, mais il n'y avait aucune méthode objective qui permettait de comparer les formes de terrain polygonales terrestres et martiennes. / L'objectif général de cette recherche est d'évaluer l'utilité d'une méthode statistique particulière – l'analyse de patrons spatiaux ponctuels (APSP) – pour analyser la géométrie des réseaux polygonaux sur Terre et sur Mars. À partir de quatre séries de données expérimentales, les objectifs spécifiques de cette thèse sont: / (i) de démontrer que l'APSP est une méthode efficace par laquelle les variations observées de façon qualitative dans la morphologie des polygons peuvent être quantifiées; / (ii) d'examiner les effets de différentes méthodes de cueillette de données à l'entrée sur les résultats du modèle statistique; / (iii) d'établir que les résultats analytiques de l'APSP appliqués à un terrain polygonal ont comme fondement théorique les concepts géomorphologiques terrestres; / (iv) de réaliser une étude de cas qui utilise l'APSP afin de reconstruire l'histoire du paysage dans une région spécifique de Mars. / Nos résultats indiquent que l'APSP permet de différencier avec succès les patrons géométriques observés à différents sites, tout en procurant des données pertinentes sur la distribution cumulative des longueurs de segments de dépression et sur l'agencement général de ces réseaux. En fournissant des directives pour les applications futures de cette technique, nous démontrons que les résultats de l'APSP sont les plus fiables lorsque les données proviennent de relevés de terrain au sol ou d'une analyse par SIG de données satellitaires ou d'imagerie aérienne de fine résolution (≤ 0.5m/pixel). De plus, une vaste campagne de terrain réalisée dans le Haut-Arctique canadien montre que le patron ponctuel observé en un site donné est lié à la composition du substrat ainsi qu'à son stade relatif de développement. Finalement, en utilisant les résultats de terrain comme une source analogue qui nous informe sur l'interprétation des processus géomorphologiques sur Mars, un modèle d'évolution du paysage est développé pour expliquer le développement de formes de terrain peu documentées (depressions festonnées) dans les zones riches en glace des latitudes nord de Mars.