Présentement, les décisions reliées à la succession forestière sont prises par les aménagistes à partir du meilleur de leurs connaissances et des informations disponibles. Toutefois, dans un contexte de réduction des incertitudes dans le calcul de la possibilité forestière (CPE), la caractérisation de l'importance de la succession cyclique pour la forêt boréale continue du Québec constitue un premier pas pour combler le manque d'information sur l'évolution des peuplements. Pour l'instant, la succession directionnelle (c.-à-d. lorsque l'intervalle entre deux perturbations majeures est suffisamment long pour que les espèces de fin de succession qui se sont établies en même temps que les espèces pionnières remplacent celles-ci dans la canopée) est de facto supposée par les aménagistes. À l'opposé, la succession cyclique n'est pas un concept très bien défini dans la littérature scientifique. Plusieurs définitions circulent et il était nécessaire d'harmoniser les termes pour en clarifier les concepts. Nous avons défini la succession cyclique, comme étant le maintien de la dominance de l'espèce pionnière dans la canopée au-delà de la cohorte initiale. De plus, nous avons supposé que l'absence de gaules et de semenciers d'espèces de fin de succession dans un peuplement pionnier déjà bien établi était une indication d'un site soumis à la succession cyclique et donc, que la dynamique successionnelle cyclique était étroitement reliée à l'exclusion des espèces de fin de succession. L'étude a permis de vérifier s'il y avait une plus grande probabilité de succession cyclique dans une région donnée lorsque la sévérité et la fréquence des perturbations y étaient élevées ou si la probabilité était avant tout attribuable à des conditions écologiques locales (différenciation de niche) où à des facteurs régionaux (interaction climat et régime de perturbations). Notre étude visait à quantifier (1) la présence de peuplements pionniers dans le paysage de la forêt boréale de l'est du canada et (2) la proportion de ces peuplements qui montrent une succession cyclique. Selon nos analyses, les effets des facteurs locaux sur l'occurrence de la succession cyclique n'ont pas été observés, tandis que nous avons pu observer qu'il y avait une plus grande probabilité de succession cyclique dans une région lorsque la sévérité et la fréquence des perturbations y étaient élevées. Bien qu'il semble que des perturbations naturelles fréquentes et sévères, laissant peu de semenciers locaux et détruisant les banques de graines, peuvent conduire à une extirpation locale des espèces de fin de succession, nous avons remarqué que le chevauchement, sur une courte période de temps, de perturbations d'origine anthropique (c.-à-d. colonisation et exploitation) avec celles d'origine naturelle (c.-à-d. feux et épidémie) favorise davantage la mise en place d'une succession cyclique dans la sapinière. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : succession cyclique, forêt boréale, espèces pionnières, état stable alternatif, accident de régénération

Les forêts françaises et luxembourgeoises sont des espaces économiques, destinés à la production de ressources ligneuses. Les forêts publiques relevant du régime forestier et les forêts privées ne sont pas soumises au même cadre législatif, expliquant les différences de mise en œuvre intellectuelle de la propriété forestière, au cours des phases de planification et de gestion, et de mise en œuvre matérielle de la propriété forestière, au cours des travaux et de l’exploitation. De plus, la multifonctionnalité de la forêt lui confère une grande importance environnementale au sens large. En effet, les espaces forestiers, gérés durablement, sont protecteurs des facteurs biotiques et abiotiques. Même si le droit forestier était particulièrement destiné à protéger la capacité de production de ressource ligneuse, il se révèle, à présent, être un outil de prévention et de répression permettant de soutenir l’accomplissement des missions économiques, écologiques et sociales attribuées à la forêt. En outre, le rapport complexe entre forêt et société impose une évolution constante de la valorisation et de l’organisation de l’accès du public aux espaces forestiers. Partageant une histoire commune, la France et le Grand-Duché de Luxembourg ont adopté une approche théorique de la législation forestière analogue, rehaussée de différences sectorielles révélatrices des enjeux et des préoccupations auxquels doit faire face le gestionnaire forestier pour garantir la pérennité de la forêt, des espèces qui la composent, des habitats qu’elle représente et du cadre de vie qu’elle offre / French and Luxembourg forests are economic areas for the production of wood products. Public forests and private forests are not subject to the same legislative framework. This explains the differences in forest management policy according to forest ownership in the planning and management phases, and in the implementation of forestry and harvesting operations. Also, forest multifunctionality is of great environmental importance in the broadest sense. Sustainably managed forested areas protect biotic and abiotic factors. Although forestry law was specifically intended to protect wood products production capacity, it appears at present to be a preventive and repressive tool to support the achievement of forest-related economic, ecological and social missions. In addition, the complex relationship between forests and society demands constant reevaluation of the importance and organization of public access to forest areas. Sharing a common history, France and the Grand Duchy of Luxembourg have adopted analogous theoretical approaches to forest legislation. This is brought into focus by the revealing nature of sectoral differences as to the stakes at issue and concerns faced by forest managers to ensure the sustainability of the forest, of its component species, of its habitats and the living environment it offers

Les forêts de montagne sont des ouvrages de protection naturels, qui en fonction des situations sont en mesure d'offrir une protection efficace vis-à-vis des risques naturels d'origine gravitaire : les chutes de pierres, les avalanches, les glissements de terrains, les laves torrentielles et l'érosion. Les interventions forestières, telles que les grands reboisements issus de la politique de Restauration des Terrains en Montagne (RTM) du XIXe siècle, ont démontré leur efficacité pour maîtriser l'érosion des versants en lien avec le phénomène de torrentialité. Depuis 2006, les nouveaux Guides des Sylvicultures de Montagne (GSM), français, suisse et italien, préconisent des nouvelles techniques sylvicoles pour la gestion et l'optimisation de la fonction de protection des peuplements forestiers de montagne. Ces préconisations concernent entre autre la réalisation d'ouvrages biologiques par l'utilisation des rémanents. Ces ouvrages ont pour vocation de limiter et le cas échéant de stopper la propagation de blocs rocheux, et de limiter le départ d'avalanches. Ils sont composés de grumes laissées au sol, parfois empilées les unes sur les autres, maintenues dans la pente par leur propres souches, d'autres souches ou des arbres encore sur pieds. Mais, si des directives techniques existent pour réaliser de tels ouvrages, aucune donnée scientifique n'était à ce jour disponible pour quantifier la pérennité de ces ouvrages.Ce travail de thèse s'inscrit dans la volonté de fournir ces connaissances scientifiques en se focalisant sur l'étude de la corrélation entre la durabilité des rémanents et leur dynamique de protection face aux chutes de blocs. L'objectif principal de cette thèse consiste à fournir des connaissances sur la cinématique de décomposition du bois et de proposer des modèles d'efficacité des rémanents en fonction du temps. A partir de mesures in situ, en laboratoire et d'une approche basée sur l'analyse de chronoséquences, nous avons étudié la cinématique de décomposition de trois espèces d'arbres présentes dans les Alpes (Pinus nigra, Picea Abies, Fagus sylvatica), et analysé les corrélations entre les variables physiques, chimiques et mécaniques qui ont été utilisées. Des premiers modèles prédictifs de l'évolution de l'efficacité des ouvrages pare-pierres en fonction du temps ont ainsi pu être construits. / Mountain forests are structures of natural protection, which are, depending on the situation, able to offer an effective protection against gravitational natural hazards: rockfalls, avalanches, landslides, debris flows and erosion. Forest interventions, like the reforestation policies of the Restauration des Terrains en Montagne (RTM) of the nineteenth century, have demonstrated their efficiency in controlling slope erosion in connection with the torrent phenomenon. Since 2006, the new Guides des Sylvicultures de Montagne (GSM), of French, Swiss and Italian origin, advocate new forestry techniques for managing and optimizing the protective function of mountain forest stands. These recommendations include the realization of biological works by the use of slash, among others. These structures are designed to limit and, if necessary, stop the propagation of rockfalls, and limit the trigger of an avalanche. They are composed of tree stems lying on the ground, sometimes stacked on one another, held onto the descent by their own stump, other stumps or standing trees. But, if guidelines exist to produce these structures, no scientific data has been available to quantify their longevity. This PhD thesis aims to provide additional scientific understanding, researching the correlation between the durability of slash and the protection dynamic against rockfall. The main objective of this thesis was to add to the body of knowledge on the kinematics of decaying wood and propose models of efficiency of slash over time. With field measurements, laboratory analysis, and chronosequence methods, we investigated the kinematic decomposition of three species in the Alps (Pinus nigra, Picea Abies, Fagus sylvatica) and analyzed the correlations between the physical, chemical and mechanical variables used. Initial predictive models of the evolution of the efficiency of rockfall structures over time have thus been built

La distribution actuelle des espèces d’arbres des forêts tropicales humides amazoniennes est le résultat de processus dynamiques sur lesquels les perturbations passées, d’origine climatique ou anthropique, peuvent avoir jouées un rôle majeur. Des outils génétiques actuels associés à des méthodes d’analyses puissantes permettent d’inférer et de dater l’empreinte génomique des évènements démographiques subits par les populations naturelles. Le but de cette thèse est de contribuer à une vision d’ensemble de l’évolution démographique de la forêt tropicale humide du plateau des Guyanes pendant le Quaternaire. J’ai d’abord étudié les propriétés des microsatellites (répétitions simple de séquences, SSR) et les limites de leurs applications en tant que marqueurs moléculaires en phylogéographie. Plusieurs allèles SSR contenu dans diverses populations de trois genres d’arbres différents ont été séquencés et le polymorphisme, porté par chaque partie des fragments ADN contenant des SSR, a été étudié. J’ai observé que la quantité de variation génétique était aussi importante dans les régions encadrant le microsatellite que dans le SSR lui-même. Ces régions ont contribué significativement à l’information phylogénétique et ont parfois été la principale source de différenciation entre les individus et les populations. Cette expérience m’a permis de choisir la meilleure stratégie à adopter pour traiter les données de variation génétique des SSR dans des modèles démographiques. J’ai ensuite utilisé ces marqueurs SSR et des méthodes ABC pour étudier l’impact local des occupations humaines précolombiennes sur les forêts en Guyane française. Les changements démographiques subis par des populations de quatre espèces d’arbres ont été comparés entre cinq sites occupés et quatre sites non perturbés. Les perturbations naturelles et induites par l’homme ont contribué à la mise en place de la diversité observée actuellement, comme le suggère des signatures d’effet fondateur détectées sur les sites perturbés ou non. Néanmoins, la taille des populations fondatrices semble être proportionnelle à l’impact humain estimé, indiquant que les perturbations anthropique ont induit un remplacement des populations plus important que les processus écologiques naturels. Pour terminer, j’ai mené une étude de démographie comparative d’espèces d’arbres tropicaux à l’échelle régionale de la Guyane française. Cinq scénarios démographiques ont été testés pour neuf populations de huit espèces en utilisant des microsatellites nucléaires et des séquences chloroplastiques. Les changements démographiques les plus récents détectés convergent vers une signature générale d’expansion de la forêt humide depuis probablement la dernière glaciation. Cela peut suggérer, soit que la composition des forêts du plateau des Guyanes était différente, ou que le couvert forestier était moins étendu. Ce résultat constitue le premier indice de changement passé, probablement d’origine climatique, subi par les communautés forestières du plateau des Guyanes ; qui n’avait jusque-là pas pu être testé avec des méthodes standards en raison d’un manque de fossiles. En conclusion, j’ai recueilli des preuves génétiques que les perturbations, à différents échelles de temps, ont marqué la structure et la composition génétique des forêts du plateau des Guyanes. L’application de ces méthodes à d’autres régions Néotropicales pourrait contribuer, à l’avenir, à reconstruire l’histoire écologique de la forêt amazonienne de façon détaillée. / The current tree species distribution in Amazonian tropical rainforests is the outcome of dynamic processes in which past perturbations, climatic or anthropogenic, may have played a major role. Currently available genetic tools associated with powerful analytical methods allow inferring and dating the genomic imprint of demographic events undergone by natural populations. The aim of my thesis is to contribute to an overview of the demographic evolution of the tropical rainforest in the Guiana shield during the Quaternary. I have first studied the properties of microsatellites or Simple sequence repeat (SSR) and the limits in their applications as molecular markers in phylogeography. Several SSR alleles in multiple populations of three divergent tree genera have been sequenced and the sources of polymorphisms, carried by each portion of SSR-containing DNA amplicons, have been broken apart. I have observed that the amount of variation was as large in flanking regions as in the SSR itself. The former contributed significantly to the phylogenetic information and sometimes was the main source of differentiation among individuals and populations. This experiment allowed me to choose the best strategy to treat SSR variation in demographic modeling. I have subsequently used SSR markers and ABC methods to study the impact of pre-Columbian human settlements at the local level on rainforests in French Guiana. Demographic changes undergone by populations of four tree species were compared between five settled and four undisturbed sites. Both natural turnover and human-induced disturbances appeared as shaping currently observed genetic diversity, with signatures of founder effect both at disturbed and undisturbed sites. Nevertheless, the size of founding populations appeared to be proportional to the estimated human impact, suggesting that human-made disturbance caused deeper population turnover than background ecological processes. Finally, I have conducted a comparative demography study of tropical tree species at the regional level across French Guiana. Five demographic scenarios have been tested for nine populations from eight species using both nuclear microsatellites and chloroplastic sequences. The most recent demographic signals detected converge on a global signature of expansion of the rainforest since probably the last glaciation. This finding can suggest either that the composition of the Guiana shield rainforests was different, or that its global extent was smaller, during earlier epochs of the Pleistocene than today. This result is the first firm indication of changes undergone by the forest communities of the Guiana shield in the distant climatic past – something which could not be tested with standard methods due to almost complete lack of fossil evidence. In conclusion, I have gathered genetic evidence that disturbances, both in historical and geological times, have marked the structure and composition of forests in the Guiana shield.The extensive application of these methods to other regions of the Neotropics maycontribute, in the future, to the detailed reconstruction of the ecological history ofAmazonian forests.

En raison de l'interception de la neige par la canopée, l'accumulation et la fonte de neige est bien différente en forêt qu’en milieu ouvert. La neige interceptée peut se sublimer, se décharger ou fondre, causant beaucoup de variabilité dans la distribution de l'épaisseur de la neige au sol. La présence d’une canopée modifie également les échanges d'énergie entre la neige, le sol et l'atmosphère. Compte tenu de l'importance de la fonte de neige sur les secteurs dépendants de l’eau tels que la production hydroélectrique, l'approvisionnement en eau agricole et urbaine, il est donc essentiel de surveiller / modéliser les propriétés et les processus du manteau neigeux en forêt. Le suivi de la neige sur le terrain est une tâche fastidieuse. Ainsi, au fil des ans, plusieurs études ont utilisé des produits satellitaires ou tenté de modéliser les propriétés du manteau neigeux, s’affranchissant ainsi de mesures exhaustives sur le terrain. En général, il existe trois types de modèle de fonte de neige (statistique, à indice de température et par modélisation du bilan énergétique) qui sont utilisés dans une variété de couverts comme les forêts, les glaciers, les milieux ouverts, etc. Ils partagent l’objectif commun de modéliser l'évolution de l'équivalent en eau de la neige. Dans cette étude, nous avons combiné des observations sur le terrain avec des modèles de fonte des neiges dans le but d’atteindre l’objectif global de la thèse, soit de mieux comprendre le comportement de la neige dans un petit bassin versant de la forêt boréale humide. La thèse présente trois objectifs spécifiques : (i) quantifier et modéliser la variabilité spatiotemporelle de la distribution d’équivalent en eau de la neige; (ii) explorer la performance de modèles de fonte de neige à indice de température et (iii) documenter la variabilité spatiale du déficit calorifique du couvert de neige. Chaque objectif spécifique est associé à un chapitre de la présente thèse. Pour les besoins de cette recherche, nous avons recueilli 1810 échantillons de carottiers à neige, de même que 70 puits de neige, dans 9 sites forestiers distincts d’un bassin expérimental de la forêt boréale humide (Forêt Montmorency; 47°N, 71°O) de l’Est du Canada lors des hivers de 2016-17 et 2017-18. À proximité de ces sites, nous avons fabriqué et déployé des stations mesurant le profil vertical de température de la neige, la température de l'air, l'épaisseur de la neige et le profil de température du sol. Sur ces sites, des données détaillées sur la végétation telles que l'indice de surface foliaire (LAI), la densité du couvert, la hauteur des arbres, la densité des arbres et le diamètre des arbres ont été recueillies à l'aide de mesures sur le terrain et d'un produit LiDAR. Notre analyse a été de plus supportée par les observations de deux tours de flux, nous fournissant ainsi les flux de chaleur sensible et latente entre la surface terrestre et à l’atmosphère à chaque 30 minutes. Dans le premier chapitre, nous avons mis au jour une relation entre l'épaisseur de neige et le diamètre des arbres environnants. Le site avec une forêt juvénile est celui où la plus grande variabilité spatiotemporelle a été observée. Nous avons utilisé trois modèles statistiques soit la régression linéaire multiple, les arbres de régression et les réseaux de neurones (NN) pour identifier les variables pertinentes affectant la variabilités patio temporelle de l’équivalent en eau de la neige. Avec un coefficient de Nash de 0,77 en calage et de 0,72en validation, le modèle NN a présenté les meilleures performances, identifiant ainsi la hauteur de la neige, le diamètre des arbres, l'âge du manteau neigeux et la densité des arbres comme des facteurs clés contrôlant la variabilité spatiotemporelle de la neige en forêt. Dans le deuxième chapitre, nous avons exploré différents modèles de fonte à indice de température (TI) en s’intéressant à leur performance dans un contexte de données d’entrée rarement disponibles, comme la température de surface de la neige, le rayonnement intrant sous-couvert et la sublimation. Nous nous sommes aussi intéressés à la pertinence de tenir compte de l'interception de précipitation par la canopée et du déficit calorifique du couvert de neige. Sur la base de notre évaluation, à l’exception de la sublimation et de la température de surface qui ont permis de faibles gains de performance, aucun des processus additionnels ou données d’entrée testés n’a généré de gain appréciable de performance. Enfin, au troisième chapitre, nous avons documenté la variabilité du déficit calorifique de la neige dans quatre sites forestiers à l’aide d’observations récoltées dans des puits à neige. Nous nous sommes également intéressés à la variabilité spatiotemporelle à court terme du déficit calorifique en générant des séries à l’aide d’un approche hybride, basée notamment sur le modèle de surface CLASS (Canadian Land Surface Scheme).Nous avons ainsi pu documenter l'effet de la forêt, de la topographie locale et du régime thermique propre à chaque site sur la variabilité du contenu en froid sur nos sites d'étude. Nous avons entre autres constaté que le contenu en froid était maximal au début février, indépendamment du site, comme c’est là que les températures de l’air étaient les plus froides. Nous avons aussi pu constater qu’en moyenne, 61% du déficit calorifique de la neige était contenu dans les premiers 50 cm. En résumé, cette recherche s'est concentrée sur l’étude des propriétés du manteau neigeux dans un petit bassin versant de la forêt boréale, à l’aide de mesures exhaustives sur le terrain et en utilisant différents modèles de fonte des neiges. En documentant les processus, nous avons pu mettre en lumière que malgré la présence de couvert forestier aux propriétés contrastées, le couvert de neige présentait de nombreuses similitudes d’un site à l’autre, ce qui est porteur d’espoir pour la modélisation de la neige en forêt. / Because of the interception of snow by the canopy, the accumulation and melting of snow in the forest is different than in the open environment. The intercepted snow can sublimate, discharge or melt, causing a great deal of variability in the distribution of snow depth on the ground. The presence of a canopy also modifies the energy exchanges between the snow, the soil and the atmosphere. Given the importance of snowmelt on waterdependent sectors such as hydroelectric production, agricultural and urban water supply, it is therefore essential to monitor/model the properties and processes of snow cover in the forest. Monitoring snow in the field is a tedious task. Thus, over the years, several studies have used satellite products or attempted to model snowpack properties, thus avoiding exhaustive field measurements. In general, there are three types of snowmelt models (statistical, temperature index and energy balance model) that are used in a variety of cover types such as forests, glaciers, open environments, etc. They share the common objective of modelling the evolution of snow water equivalent. In this study, we combined field observations with snowmelt models in order to achieve the overall goal of the thesis, which is to better understand the behaviour of snow in a small watershed of the humid boreal forest. This main objective is declined into the three following specific objectives: (i) to quantify and model the spatial and temporal variability of snow water equivalent distribution; (ii) to explore the performance of temperature index snowmelt models; and (iii) to document the spatial variability of the cold content of the snow cover. Each specific objective is associated with a chapter of this thesis. For the purpose of this research, we collected 1810 snow core samples, as well as 70 snow pits, from 9 distinct forest sites in an experimental catchment of the humid boreal forest (Montmorency Forest; 47°N, 71°W) during the winters of 2016-17 and 2017-18. In the vicinity of these sites, stations measuring the vertical snow temperature profile, air temperature, snow depth and soil temperature profile were deployed. At these sites, detailed vegetation data such as Leaf Area Index (LAI), canopy density, tree height, tree density and tree diameter were collected using field measurements and a LiDAR product. Our analysis was further supported by observations from two flux towers, providing us with sensible and latent heat fluxes between the Earth’s surface and the atmosphere every 30 minutes. In the first chapter, we have highlighted a relationship between snow depth and the diameter of the surrounding trees. The site with a juvenile forest was the one where the greatest spatiotemporal variability was observed. We used three statistical models: multiple linear regression, binary regression trees and neural networks (NN) to identify the relevant variables affecting the spatial and temporal variability of the snow water equivalent. With a Nash coefficient of 0.77 in calibration and 0.72 in validation, the NN model showed the best performance, identifying snow depth, tree diameter, snowpack age and tree density as key factors controlling the spatialtemporal variability of forest snow. v In the second chapter, we explored different temperature-index (TI) melting models by looking at their performance in the context of rarely available input data such as snow surface temperature, incoming shortwave radiation and sublimation. We also investigated the relevance of taking into account canopy interception and cold content. On the basis of our evaluation, with the exception of sublimation and surface temperature, which resulted in small performance gains, none of the additional processes or inputs tested generated appreciable performance gains. Finally, in the third chapter, we documented the variability of the snowpack cold content at four forest sites using observations collected from snow pits. We also investigated the short-term spatial and temporal variability of the snowpack cold content by generating series using a hybrid approach, based in part on the Canadian Land Surface Scheme (CLASS) surface model. We were thus able to document the effect of the forest, the local topography and the thermal regime specific to each site on the variability of the cold content at our study sites. Among other things, we found that the cold content was highest in early February, regardless of site, as this is when air temperatures were the coldest. We were also able to observe that, on average, 61% of the snow's heat deficit was contained in the first 50 cm. In summary, this research focused on studying the properties of the snowpack in a small watershed of the boreal forest, using extensive field measurements and different snowmelt models. By documenting the processes, we were able to highlight that despite the presence of forest cover with contrasting properties, the snow cover showed many similarities from one site to another, which is hopeful for snow modeling in the forest.

Titre de l'écran-titre (visionné le 15 mai 2023) / La mesure manuelle de l'équivalent en eau de la neige (ÉEN) reste encore pertinente à ce jour pour de multiples applications telles que la validation de modèles hydrologiques. Cette mesure peut être prise par différents types de carottiers à neige ou par différents protocoles de fosses à neige. Bien que ces méthodes d'estimation de l'ÉEN du manteau neigeux soient effectuées depuis plusieurs décennies, il ne semble y avoir eu aucune démonstration claire dans la littérature scientifique de la méthode représentant le mieux la référence de la valeur vraie de l'ÉEN. Pour éclaircir ce problème, l'incertitude et l'erreur de mesure de différentes méthodes de fosses à neige et de carottiers à neige ont été estimées en biome boréal. Les analyses se sont basées sur des mesures faites durant 5 hivers consécutifs (2016-2020) sur un terrain plat et en milieu ouvert situé au site NEIGE à la Forêt Montmorency. Cette étude a comparé deux méthodes de fosses à neige et trois types de carottiers à neige. En plus d'inclure le carottier Standard Federal sampler (SFS), cette étude documente pour la première fois deux carottiers à grand diamètre, soit le Super Carottier d'Hydro-Québec (HQS) et le carottier UL (ULS), développé à des fins de recherche. Les carottiers de grand diamètre ont montré la plus faible incertitude (entre 2,6 et 4,0 %). La fosse à neige a été la méthode avec l'incertitude due aux instruments la plus élevée (entre 7,1 et 11,4 %), proche de l'incertitude du SFS (moyenne de 10,4 %). En raison du grand volume de neige prélevé pour chaque mesure de l'ÉEN et de sa faible incertitude, le carottier UL a été considéré comme la meilleure méthode de référence de la valeur vraie de l'ÉEN. En considérant le carottier UL comme référence pour le calcul de l'erreur de justesse moyenne, les méthodes de fosses à neige analysées surestiment l'ÉEN de 16,6 à 26,2 %, ce qui était beaucoup plus élevé que le SFS (8,4 %). Cette étude suggère donc que les carottiers à grand diamètre sont la meilleure méthode afin d'estimer la valeur vraie de l'ÉEN en biome boréal. / Manual measurement of snow water equivalent (SWE) is still important today for several applications such as hydrological model validation. This measurement can be performed with different types of snow tube sampler or by a snow pit. Although these methods have been performed for several decades, there is an apparent lack of information required to have a consensus regarding the best reference for "true" SWE. We define and estimate the uncertainty and measurement error of different methods of snow pits and snow samplers used in a boreal biome. Analysis was based upon measurements taken over five consecutive winters (2016-2020) from the same flat and open area. This study compares two snow pit methods and three snow samplers. In addition to including the Standard Federal sampler (SFS), this study documents the first use of two new large diameter samplers, the Hydro-Québec sampler (HQS) and Université Laval sampler (ULS). Large diameter samplers had the lowest uncertainty (2.6 % to 4.0 %). Snow pit methods had higher uncertainty due to instruments (7.1 % to 11.4 %), close to that of the SFS (mean = 10.4 %). Given its larger collected snow volume for estimating SWE and its lower uncertainty, we posit that ULS represents the most appropriate method of reference for "true" SWE. By considering ULS as the reference in calculating mean bias error (MBE), different snow pit methods overestimated SWE by 16.6 % to 26.2 %, which was much higher than SFS (8.4 %). This study suggests that large diameter samplers are the best method for estimating "true" SWE in a boreal biome.

La sélection de l'habitat par les espèces animales est rarement abordée par des études à long terme. Basé sur 11 années de pistage sur la neige, j’ai examiné 1) s’il est possible d’élaborer un indice de population fiable avec des dénombrements de pistes comparés à des ventes de peaux de mustélidés, l'écureuil roux et la marte, 2) si la sélection de l'habitat du lièvre est influencée par la densité de l’espèce, 3) si la profondeur de la neige exerce une influence sur l'utilisation de l’habitat du lièvre, 4) et si l’association spatiale entre la martre et le lièvre est réduite lorsque l’abondance de prédateurs concurrents, le lynx du Canada et le renard roux, augmente. Chaque année, 91,3 km ± 28,9 km (moyenne ± SD) de transects ont été parcourus. Pour le premier objectif, des modèles linéaires généralisés du nombre de pistes de chaque espèce ont été développés, en fonction de l'effet de l'année (variable catégorique) et des descripteurs de la végétation. Les estimations des effets de l'année étaient étroitement associées avec les ventes des peaux d'écureuil roux et de belettes. Le nombre moyen de pistes par effort d’échantillonnage étaient associés avec les ventes de peaux de martre. La fréquentation de jeunes peuplements (20-40 ans) était influencée par l’indice de population de lièvres durant l'année précédente. À l’intérieur d’un hiver, le lièvre était davantage associé à feuillage au-dessus de 2 m (données LiDAR) à mesure que la neige devenait plus profonde. Finalement, la relation de causalité entre le lièvre, la martre, l'écureuil roux, le renard roux et le lynx a été déterminée par l'analyse de piste (path analysis). L’association spatiale entre les lièvres et la martre diminuait lorsque l’abondance de lynx dans l'année précédente était élevée. Cette étude démontre l’importance de la prise en compte de la dynamique écosystémique à long terme tel que le climat et la dynamique de la population, et de l’espèce focale, lors de l’étude de la sélection de l’habitat. Elle incite à la prudence dans les projections à long terme basées sur des approches simples telles que les indices de qualité des habitats. Dans un contexte d’aménagement forestier, il est probable que les changements à court terme et à long terme dans la végétation et l’enneigement, suite aux pratiques forestières et aux changements climatiques, auront des effets complexes sur la répartition spatiale des mammifères hivernants. / Habitat selection by animals has rarely been the focus of long term studies. Based on 11 years study of snow tracking, I investigated whether 1) population indices derived from snow tracking agreed with pelt sales in marten, red squirrel and weasels, 2) habitat selection by snowshoe hare is influenced by conspecific density, 3) snow depth influenced habitat use pattern of snowshoe hare, 4) spatial association between marten and hare is reduced when other hare predators, lynx and fox, are more abundant. Each year, 91.3km ± 28.9 km (mean ± SD) of transects were surveyed. For the first objective, generalized linear models were used for track count of each species as function of year effect (categorical variable) and vegetation variables. Estimates of year effects agreed strongly with pelt sales of red squirrel and weasels. Mean track counts by sampling effort agreed with marten pelt sales. Hare track counts in young (20-40y) forest stands declined with an increase of conspecific density with one year lag. Hare track counts were increasingly associated to stands with high foliage density above 2m (measured with LiDAR), as snow became deeper in the course of winter. Finally, path analyses of the causal relationship between spatial distributions of hare, marten, red squirrel, red fox and Canada lynx suggested that the hare-marten spatial association declined when lynx abundance in the previous year was high. This thesis underlines the importance of accounting for long term ecosystem dynamics such as population and climate, including those of the focal species, in the study of habitat selection. It raises questions about the validity of long-term projections based on simple approaches such as habitat suitability indices. In a forest management context, short- and long-term changes in the vegetation and snow cover, following forest management and climate change, will have complex effect on wintering mammal spatial distribution.

L'aménagement forestier entraîne vraisemblablement une dégradation de l'habitat pour plusieurs espèces associées aux forêts matures. Ces dernières sont soumises à des pressions qui peuvent entraîner des baisses de population et mener à des disparitions locales. Les espèces qui dépendent des cavités arboricoles pour accomplir leur cycle de vie (espèces cavicoles) figurent parmi ces espèces vulnérables. Ce groupe représente une large proportion de la diversité spécifique vertébrée en forêt boréale. Il est crucial de déterminer si l'aménagement des forêts tel qu'il est pratiqué de nos jours permet de maintenir des habitats de nidification pour les espèces cavicoles notamment, pour les picidés qui excavent la majorité des cavités disponibles pour les autres espèces cavicoles en forêt boréale. Le premier chapitre de ce mémoire porte sur le rôle des habitats résiduels pour le maintien des picidés en forêt boréale mixte aménagée. Dans cet écosystème, l'aménagement des paysages forestiers entraîne une raréfaction des arbres qui offrent un potentiel pour la nidification. Ils sont concentrés dans les forêts résiduelles linéaires (séparateurs de coupe et bandes riveraines). Nous avons effectué une recherche de cavités actives dans des habitats résiduels 10 à 20 ans après la coupe. Nos résultats indiquent que l'ouverture du paysage par la coupe engendre une concentration des activités de nidification dans les habitats résiduels linéaires. Par ailleurs, le suivi des nids de picidés indique que le succès de nidification est équivalent dans les habitats résiduels et les forêts témoins. Malgré une réduction substantielle de la quantité de forêts dans les paysages aménagés, les habitats résiduels linéaires apparaissent être des habitats de nidification de qualité pour les picidés. Le second chapitre vise à comparer des techniques d'échantillonnage utilisées lors d'études portant sur la faune cavicole. L'évaluation de la disponibilité des cavités est cruciale pour identifier et maintenir des habitats propices à la nidification en forêt aménagée. La détection de cavités en vérifiant les arbres à partir du sol est rapide et peu couteuse toutefois, cette technique est vraisemblablement biaisée puisqu'une proportion élevée de trous détectés ne sont pas complétés par une chambre utilisable par la faune. L'inspection directe de l'intérieur des cavités à l'aide d'une caméra fixée sur une perche est probablement plus précise, mais nécessite davantage d'effort. Il existe toutefois peu d'information sur l'apport de cette technique comparativement au suivi à partir du sol. Cette étude a pour objectifs; 1) d'estimer la proportion de trous détectés visuellement à partir du sol qui sont des cavités (qui ont une chambre propice à la nidification), et 2) de déterminer la proportion de cavités occupées qui peuvent être détectées à partir du sol. Nos résultats montrent que seulement 36% des trous détectés à partir du sol contiennent une chambre permettant la nidification. Par ailleurs, les excavateurs primaires étaient généralement détectés à partir du sol alors que seulement 48% des utilisateurs secondaires ont été détectés de cette manière. Nous concluons que l'inspection directe des trous est indispensable pour recueillir des données précises sur la disponibilité des cavités et sur leur taux d'occupation par des utilisateurs secondaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Picidés, habitat résiduel, aménagement forestier, succès de nidification, productivité des nids, excavateur primaire de cavités, inspection des cavités, densité de cavités, faune cavicole, utilisateur secondaire de cavités.

Cette thèse a pour objet i) l'étude de la phase initiale de colonisation des débris ligneux d'épinettes noires (Picea mariana [Mill] B.S.P.) produits par le feu, par les coléoptères saproxyliques ainsi que l'étude ii) des facteurs régulant les taux de décomposition de ces débris ligneux dans le nord de la forêt boréale du Québec. Cette étude est la seule à ce jour traitant à la fois de la décomposition du bois et de la colonisation saproxylique dans un contexte postfeu. Entre autres, elle a mis à profit un dispositif d'échantillonnage entomologique installé très tôt après feu (7 jours). Ce dispositif ainsi que celui utilisé pour caractériser la décomposition de la matière ligneuse se sont étendus sur un large territoire ce qui a permis de couvrir l'essentiel de la variabilité des conditions postfeu ainsi que de considérer de multiples échelles spatiales. L'étude a ainsi mis en lumière l'importance de la sévérité du feu dans la structuration des patrons de colonisation. De plus, le patron de colonisation laisse présager que les capacités de dispersion des coléoptères saproxyliques colonisant les brulis récents sont très importantes. En plus d'influencer fortement le patron de colonisation des coléoptères saproxyliques, la sévérité du feu affecte aussi le processus de décomposition de la matière ligneuse. Les caractéristiques de l'habitat brûlé ont influencé le patron de colonisation de façon très importante. Les attributs de l'habitat brûlé, plus particulièrement, la sévérité du feu, ont influencé ce patron à de multiples échelles spatiales et ce, à la fois pour les adultes colonisateurs et les néonates. De façon générale, les prédateurs et les xylophages adultes étaient plus abondants dans les paysages et les peuplements sévèrement brûlés alors que la sévérité du feu avait un impact opposé sur les mycophages. L'importance de la sévérité du feu devrait être une conséquence directe de l'impact de cette variable sur les propriétés nutritionnelles du substrat ligneux. En ce sens, une plus forte abondance des adultes xylophages dans les peuplements sévèrement brûlés est contre-intuitive. En effet, les néonates xylophages étaient plus abondantes dans les arbres faiblement brûlés, ces derniers favorisant la survie larvaire en maintenant un taux d'humidité subcorticale suffisant. Un tel comportement postfeu suggère une stratégie de colonisation non-optimale chez plusieurs espèces xylophages. Ce comportement pourrait être le résultat d'une pression évolutive qui aurait amené ces espèces à détecter et utiliser un substrat à l'apport beaucoup plus stable, en l'occurrence celui produit par sénescence naturelle en forêt verte, plutôt que celui résultant d'une perturbation survenant à des intervalles hautement variables dans le temps et l'espace. Se dirigeant vers le substrat brûlé en utilisant les mêmes volatiles que ceux émis par les arbres récemment morts en forêt non-brûlée, les adultes colonisateurs auraient majoritairement convergé vers les paysages contenant davantage de ces volatiles, soit ceux sévèrement brûlés. Malgré la non-optimalité de cette stratégie, l'utilisation des brulis demeurent une opportunité reproductive (plutôt que la panacée) pour les espèces xylophages considérant la très grande quantité de substrats qu'on y retrouve. D'autre part, le processus de dispersion vers les habitats où la quantité de volatiles est élevée implique la prise en compte de caractéristiques environnementales à grandes échelles spatiales. Néanmoins, les caractéristiques de l'habitat brûlé mesurées à des échelles plus fines sont demeurées importantes afin de structurer le patron de colonisation. L'émigration des individus depuis des habitats-sources éloignés vers le substrat de reproduction ou d'alimentation a été la conséquence directe de ce patron spatial multi-échelles. Par ailleurs, l'éloignement des sources de colonisation n'aurait eu que très peu d'impact sur la capacité des coléoptères saproxyliques adultes à atteindre l'habitat à coloniser. Seule l'abondance de quelques espèces majoritairement mycophages diminuait en fonction de la distance aux feux récents. L'absence d'effets négatifs de l'éloignement des sources de colonisation pourrait être conséquente aux très fortes capacités de dispersion présumées des espèces colonisatrices initiales. En plus d'influencer la colonisation saproxylique, la sévérité du feu a eu un impact considérable sur les taux de décomposition de la matière ligneuse. De façon générale, ces taux étaient relativement bas (k = 0,013) lorsque comparés à ceux observés sur des taxons similaires et à l'intérieur d'écorégions comparables. La sévérité du feu a négativement influencé les taux de décomposition notamment en accélérant la perte d'humidité et la chute de l'écorce et en ralentissant la fragmentation des chicots. Les faibles taux de décomposition chez les arbres sévèrement brûlés pourraient aussi être conséquents à une action comminutive réduite des espèces xylophages. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Feu de forêt, coléoptères saproxyliques, taux de décomposition, débris ligneux, Picea mariana, dispersion, patrons spatiaux, forêt boréale

Le feu dynamise la forêt boréale. De part son long cycle de feu, la forêt boréale de l'est du Québec présente une proportion élevée de vieilles forêts. Les perturbations secondaires y maintiennent une grande hétérogénéité dans l'habitat, permettant la présence d'une diversité d'espèces végétales. La coupe à blanc, qui a également eu lieu sur ce territoire, produit des impacts sur la végétation et le sol qui diffèrent de ceux du feu de forêt. Ceci peut conduire à une dissociation entre les successions végétales après coupe et après feu, en termes de diversité, de composition en espèces ou de variabilité dans les communautés végétales de sous-bois. Afin d'étudier ceci, nous avons comparé des chronoséquences après coupe et après feu. Notre dispositif se situe dans la Côte-Nord et comprend deux chronoséquences formées de 25 peuplements issus de feux et de 28 peuplements issus de coupes à blanc. La chronoséquence après feu comprend 5 classes d'âge, la dernière >200 ans, alors qu'après coupe, les classes sont 20-50 ans et 50-80 ans. Les variables environnementales ont été étudiées à l'intérieur d'une placette circulaire de 400 m2 et portent sur la structure et la composition du peuplement, le bois mort, le parterre forestier et le sol. Les plantes vasculaires et les bryophytes ont été inventoriées dans 20 quadrats de 1 m2. Des indices de biodiversité, des analyses de redondance (RDA) et des analyses de correspondance détendancées (DCA) ont été utilisés. Après un feu, une plus grande hétérogénéité de l'habitat s'observe en début de succession et après 150 ans, associée à une richesse plus élevée en plantes vasculaires et non-vasculaires. À la fermeture de la canopée, une diminution des espèces intolérantes à l'ombre se produit ainsi qu'une augmentation des mousses hypnacées au sol. Le parterre forestier présente alors moins de micro-habitats disponibles, ce qui explique la diminution de la richesse des bryophytes. Après 150 ans, les espèces plus sensibles et dépendantes des micro-habitats, telles les hépatiques, sont davantage riches et répandues. Ceci semble dû à la présence du sapin baumier et des perturbations secondaires. La variabilité de la composition des plantes vasculaires devient maximale en vieille forêt, ce qui peut s'expliquer par les divergences successionnelles des peuplements. De son côté, la coupe à blanc ne diminue pas la diversité des plantes vasculaires et non-vasculaires de sous-bois par rapport au feu pour les peuplements de même âge. Cependant, nous n'avons pas observé les mêmes changements successionnels pour les mêmes groupes d'espèces après coupe. La dominance des espèces résiduelles de forêt mature après coupe empêche la présence de changement chez les plantes vasculaires à la fermeture de la canopée. Toutefois, la richesse des hépatiques diminue dans le temps après coupe. Les limitations en quantité et en qualité du bois mort dans les peuplements coupés à blanc peuvent limiter les micro-habitats disponibles et constituer une atteinte au maintien des espèces sensibles sur ces territoires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : feu de forêt, coupe à blanc, forêt boréale, plantes de sous-bois, bryophytes, diversité, hétérogénéité de l'habitat