La présente étude a été réalisée dans le cadre du projet SAFE (Sylviculture et aménagement forestier écosystémique), dont l'objectif est de tester différents traitements sylvicoles s'inspirant de la dynamique naturelle des peuplements dans un contexte d'aménagement écosystémique. Les deux volets du présent mémoire touchent la régénération naturelle, un processus clé de l'aménagement forestier durable et visent les processus fins impliqués dans l'établissement et la croissance de la régénération forestière. Dans un premier chapitre, nous avons profité d'une année semencière en 2006 pour comparer l'établissement et la survie des semis d'arbres sur les débris ligneux grossiers (DLG) et sur la couverture morte issue de litière fine. La densité et la survie des semis de l'année suivant la pluie de graine ont été évaluées en 2007 et 2008 dans le cadre d'un échantillonnage où chaque bille était appariée à une superficie équivalente sur le sol adjacent à la bille. Un dénombrement des semis plus âgés a aussi été réalisé sur les billes. L'essence, le stade de décomposition, la dureté et la densité du bois, la capacité de rétention d'eau et le ratio C/N des billes ont été caractérisés. Le recouvrement d'herbacées, le recouvrement et l'épaisseur des feuilles et des mousses, ont été mesurées sur les billes et au sol. Il en ressort que la probabilité qu'un semis s'établisse augmente avec l'humidité du bois et diminue avec la dureté de la surface des billes. La survie des semis diminue au cours de l'année suivant leur établissement dans des peuplements ayant une surface terrière en feuillus plus élevée. Les résultats montrent que les essences produisant de petites semences, soit le bouleau blanc (Betula papyrifera Marsh.), l'épinette noire (Picea mariana Mill.) et l'épinette blanche (Picea glauca Moench) s'établissent préférentiellement sur le bois mort, tandis que le sapin (Abies balsamea L. Mill), une espèce qui produit des semences plus grosses, s'établit davantage au sol. Les peuplements surannés de sapin et bouleau blanc offrent de bonnes conditions pour l'établissement de la régénération sur les débris ligneux. Dans un deuxième chapitre, la réponse en termes de croissance et de densité de la régénération du sapin baumier (Abies balsamea L Mill.) et du peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx) à quatre traitements de coupe a été évaluée ainsi que l'impact relatif des compétitions intra- et inter- spécifiques sur la croissance des deux essences. Les quatre traitements étaient: coupe partielle dispersée, coupe partielle par trouées, coupe totale et témoin non coupé. Des inventaires de la régénération ont été effectués un, deux, cinq et huit ans après coupe. Nous avons aussi caractérisé la croissance en diamètre en hauteur des gaules des deux essences pour la période immédiatement avant coupe et les années subséquentes. Dans la moitié des placettes échantillonnées, un sapin situé au milieu de la placette a servi d'arbre d'étude et dans l'autre moitié un peuplier a servi d'arbre d'étude. Un échantillon de coupe transversale à la base du tronc de l'arbre d'étude a été cueilli afin de déterminer l'âge minimal et de mesurer la croissance radiale au collet. Nos résultats confirment que la densité du tremble augmente avec le degré d'ouverture du couvert, mais diminue avec le temps depuis la coupe, tandis que la densité du sapin continue à augmenter (recrutement) dans tous les traitements. La croissance du sapin répond bien à l'ouverture du couvert. Ces résultats démontrent la possibilité d'influencer la composition des peuplements futurs à l'aide des pratiques sylvicoles adaptées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Régénération, plasticité du sapin, gradient de lumière, aménagement écosystémique, débris ligneux grossiers, billes nourricières, semis, forêt boréale.

Le bois mort constitue un attribut structural important du sol forestier et un nombre croissant d'études montrent qu'il est primordial pour un vaste éventail d'espèces végétales et animales et pour le recyclage des nutriments. Pourtant, certaines opérations forestières, telles que la coupe totale et les coupes avec protection de la régénération et des sols (CPRS), réduisent la quantité de débris ligneux grossiers (DLG) au sol et continuent d'être employées de manière extensive au Québec et ailleurs en Amérique du Nord. L'effet des DLG sur les micromammifères en forêt boréale aménagée est, par conséquent, méconnu dans les forêts récoltées mais il est possible que le bois mort joue un rôle important dans le maintien de leurs populations. Cette étude a pour but de déterminer les effets des DLG sur les micromammifères dans les forêts de pessières à mousses aménagées de l'ouest du Québec et ce, à plusieurs échelles spatiales. Nous supposons d'abord que (1) les micromammifères sont dépendants de la distribution des DLG, principalement ceux qui présentent un stade de dégradation avancée. Nous supposons également que (2) l'effet des DLG est important dans tous les traitements forestiers car cette ressource offre plusieurs avantages pour les micromammifères. Enfin, nous supposons que (3) les relations entre les micromammifères et les DLG seront détectées principalement à fine échelle car l'utilisation des ressources se fait d'abord au niveau de l'individu. À l'aide d'un système de piégeage structuré de façon spatiotemporelle, nous avons analysé l'abondance des micromammifères à fine échelle (50 m) et à l'échelle du peuplement forestier (300 m). La fiabilité des identifications des spécimens capturés a été assurée grâce au développement de deux clés d'identification. Ces clés ont été construites en comparant les identifications faites avec tous les critères morphologiques (identification considérée certaine) à celles faites selon les critères accessibles lorsque les spécimens sont vivants ou victimes de prédation (restes osseux). Nous avons analysé la fréquence de capture des micromammifères à l'aide de modèles linéaires généralisés mixtes où le site était l'effet aléatoire. Nous avons sélectionné les modèles les plus parcimonieux et avons procédé à l'aide d'inférence multimodèles pour chaque espèce afin de déterminer les effets du bois mort et des coupes. Les campagnols à dos roux de Gapper (Myodes gapperi), les campagnols des champs (Microtus pennsylvanicus), les campagnols-lemmings de Cooper (Synaptomys cooperi), les souris sylvestres (Peromyscus maniculatus) et les musaraignes cendrées (Sorex cinereus) ont tous répondu de façon positive aux DLG de façon spécifique. Selon les prédictions des modèles, les parcelles de coupes partielles munies d'un grand volume de DLG dégradés (11,4 m3 par 0,03 ha) présentent une abondance de campagnols à dos roux de Gapper similaires aux forêts matures peu perturbées. Les DLG dégradés ont aussi été utilisés par les campagnols-lemmings de Cooper et les musaraignes cendrées dans les coupes totales. À la lumière de nos résultats, de grands volumes de DLG dégradés ont le potentiel d'atténuer les impacts négatifs liés à la récolte des arbres matures. Nous suggérons d'assurer la présence de grands volumes de DLG dégradés après coupe afin de maintenir de fortes abondances de micromammifères, principalement ceux associés aux vieilles forêts. De plus, l'emploi des coupes partielles qui maintiennent une proportion substantielle du couvert forestier (30%) assurerait un apport continu de DLG. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : micromammifères, forêt boréale, coupe partielle, débris ligneux grossiers, clé d'identification.

Les feux de forêts constituent l'un des processus les plus importants de la forêt boréale en établissant les fondements d'une mosaïque dynamique de peuplements forestiers à l'intérieur de laquelle une multitude d'autres processus interagissent. En initiant une succession secondaire, ils déterminent en partie la composition, la structure et la répartition spatiale des différents types d'habitats rencontrés en forêt boréale. Voilà pourquoi il est souvent suggéré que les impacts des perturbations anthropiques (e.g. coupes) sur les paysages aménagés seront atténués si celles-ci émulent le mieux possible les patrons et processus normalement générés par les perturbations naturelles (e.g. feux de forêt). Le cycle des feux, défini comme le temps nécessaire à ce qu'une superficie cumulée égale au territoire à l'étude ait brûlé de nouveau, est un paramètre important du régime des feux puisqu'il détermine la proportion des classes d'âge à l'échelle du paysage. Or, les cycles des feux relativement longs documentés dans l'est du Canada suggéraient que les paysages forestiers produits au terme de la première rotation forestière industrielle seraient amputés d'une portion importante de la variété d'habitats qui caractérisent les paysages produits par les perturbations naturelles. L'objectif principal de cette thèse était donc de documenter le cycle des feux sur la Côte-Nord, une région caractérisée par une présence particulièrement importante de vieilles forêts, ainsi que ses répercussions sur la dynamique successionelle des principales espèces d'arbres et les implications sur l'aménagement forestier en forêt boréale de l'est du Canada. Dans un premier chapitre, nous avons évalué le cycle des feux sur la Côte-Nord ainsi que l'incertitude qui lui est associée à l'aide d'une approche par modélisation. Nous y comparons aussi trois méthodes d'analyses de survie pouvant être utilisées pour estimer le cycle des feux. Il s'est avéré que l'approche non-paramétrique, la régression de Cox, permet l'obtention d'une estimation plus robuste aux variations temporelles de l'activité des feux, la source de biais potentiel la plus importante. À l'aide de cette méthode, nous avons pu estimer à environ 227 ans le cycle des feux récent dans le territoire à l'étude, une valeur à laquelle est toutefois associée un intervalle de confiance à 95% de ±60 à 70 ans. Dans un second chapitre, nous avons isolé les facteurs responsables d'une hétérogénéité spatiale de la fréquence des feux sur la Côte-Nord, qui se sont avérés dépendre fortement de l'échelle spatiale à laquelle ils sont décrits en raison du caractère contagieux des feux de forêt. Il s'est avéré qu'au sein d'un même paysage, certaines grandes zones dominées par des versants exposés au sud étaient 2 à 6 fois plus susceptibles que d'autres, affectant ainsi la répartition de peuplements forestiers distincts au niveau de la composition et/ou de la structure. Nous avons ensuite testé l'influence de cette hétérogénéité sur la dynamique des peuplements au moyen d'analyses multivariées des communautés végétales. Nous avons ainsi tenté d'isoler l'influence du temps depuis le dernier feu en tant que tel de l'appartenance à un contexte où les feux sont plus ou moins fréquents. De façon générale, c'est seulement dans les zones à faible fréquence des feux que le principal spécialiste de fin de succession, le sapin baumier, arrive à supplanter l'espèce globalement la plus abondante en forêt boréale de l'est du Canada, l'épinette noire, en raison du temps depuis le dernier feu généralement plus long. Nos résultats suggèrent aussi que la succession de P. mariana vers A. balsamea peut se produire longtemps après ce qui est généralement couvert par les reconstitutions dendroécologiques de l'historique des feux dans ce type de paysages boréaux (>200-300 ans). En dernier lieu, nous nous sommes intéressés à un autre paysage forestier boréal, situés à l'extrême ouest du Québec en partie sur la portion nord de l'Abitibi et au sud de la Jamésie. Nous avons examiné la variabilité à plus long terme (6800 ans) de l'activité des feux au moyen d'une reconstitution paléoécologique basée sur les fragments de charbon enfouis dans les sédiments de lac stratifiés. Cette analyse nous a permis de décrire ce que nous soutenons être une plage de variabilité naturelle pertinente pour l'établissement de cibles d'aménagement, qui fut comparée à l'état actuel du paysage étudié. Nos résultats confirment les appréhensions selon lesquels l'aménagement néglige une importante proportion des paysages boréaux naturels, i.e. les vieilles forêts, puisque celles-ci semblent avoir occupé une portion importante de ce paysage au cours de l'ensemble de son histoire post-glaciaire, une réalité qui a rapidement été altérée au cours des trois dernières décennies de récolte extensive. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Feux de forêt, Côte-Nord, Abitibi, Québec, Aménagement forestier écosystémique, Épinette noire, Cycle des feux, Fréquence des feux, Paléoécologie, Analyses de survie.

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

Plusieurs études ont mis en lumière l'importance du bois mort dans la dynamique des écosystèmes forestiers boréaux, qu'il soit sur pied (chicot) ou au sol. Chez les espèces boréales de l'est de l'Amérique du nord, on dispose cependant de relativement peu d'informations sur la dynamique des arbres morts per se, en termes de recrutement, de taux de dégradation, de rapidité de décomposition, etc. Cette thèse vise à approfondir les connaissances sur la dynamique des arbres morts de quatre espèces très communes en forêt boréale de l'est : le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.), le sapin baumier (Abies balsamea [L.] Mill.), le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et l'épinette noire (Picea mariana [Mill.] BSP). La thèse est divisée en quatre chapitres. Le premier chapitre décrit les trajectoires de dégradation du bois mort en forêt mature ou surannée. Des courbes de persistance sur pied des chicots ont été construites pour chaque espèce, et les trajectoires de dégradation ont été documentées en se basant sur la forme de la relation, le délai dans l'initiation de la chute et la demi-vie (le temps requis pour que la moitié des tiges soient tombées). Chez la plupart des espèces, les courbes de survie ont pris la forme de fonctions sigmoïdes inversées. Le peuplier faux-tremble, le pin gris et dans une moindre mesure le sapin baumier présentaient des délais significatifs avant que les taux de chute ne deviennent importants. De plus forts taux de chute étaient observables chez l'épinette noire dans les premières années suivant la mort. Le pin gris était clairement l'espèce la plus persistante vu sa grande résistance à la chute et aux bris. Le diamètre des arbres n'a pas influencé significativement la probabilité de chute. Au deuxième chapitre, je me suis intéressée aux taux de minéralisation du bois des chicots et aux facteurs qui les influencent. Les taux de minéralisation différaient significativement entre les espèces. Le peuplier faux-tremble présentait un taux de minéralisation plus rapide que ceux des conifères. Le pin gris occupait le deuxième rang, suivi par le sapin baumier. L'épinette noire s'est révélée particulièrement résistante à la minéralisation. Aucune différence n'a été observée entre les taux de minéralisation à la base et à hauteur de poitrine chez les conifères, tandis qu'à la base des chicots de peuplier faux-tremble, ce taux était significativement plus élevé qu'à hauteur de poitrine. Le temps écoulé depuis la mort de l'arbre (TDM) et l'activité des Cérambycidés étaient significativement associés à une minéralisation plus rapide chez le peuplier faux-tremble, le sapin baumier et le pin gris, alors qu'une croissance lente et un faible diamètre étaient associés à des taux de minéralisation plus lents chez l'épinette noire. Je suggère que les conditions environnementales dans lesquelles se trouvaient les pessières noires échantillonnées pourraient expliquer pourquoi le TDM influence moins la minéralisation du bois des chicots chez l'épinette noire. Au chapitre 3, j'ai examiné les patrons temporels de mortalité et la dynamique des arbres morts après feu sur une période de dix ans chez le peuplier faux-tremble, le pin gris et l'épinette noire. Les patrons temporels de mortalité des trois espèces ont révélé que la mortalité était décalée dans le temps. La majeure partie de la mortalité a eu cours dans les deux années suivant le feu, mais le processus de mortalité s'est poursuivi jusqu'à la fin de la période d'étude de dix ans. Le pin gris était l'espèce la plus persistante comme chicot, suivi du peuplier faux-tremble et de l'épinette noire. Les facteurs influençant la persistance des chicots représentaient plusieurs échelles et étaient généralement spécifiques à chaque espèce. La sévérité du feu était le seul facteur commun à toutes les espèces influençant la persistance des chicots, ceux situés dans des peuplements sévèrement brûlés étant moins susceptibles de tomber. La persistance sur pied des chicots de peuplier faux-tremble augmentait avec la surface terrière et le diamètre des tiges. La présence de coupes de récupération dans le paysage n'a affecté que la persistance des chicots d'épinette noire. Les patrons de chute différaient aussi selon les espèces. Le court-circuitage du stade de chicot (i.e. quand un arbre vivant tombe directement au sol) ainsi que le déracinement de chicots étaient communs. La mortalité décalée dans le temps des arbres dans plusieurs peuplements, ainsi que la persistance relativement élevée des chicots dix ans après feu, ont assuré un recrutement continu de bois mort frais qui a permis la présence d'une importante quantité de chicots ainsi que l'abondance simultanée de bois mort de différents stades de dégradation. Le dernier chapitre est intégrateur des chapitres précédents. J'y ai examiné quels traits morphologiques prévoient le mieux le TDM et la densité résiduelle du bois et j'y ai évalué dans quelle mesure un système de classification de la dégradation communément utilisé est représentatif de ces deux variables. Les résultats indiquent que les meilleures combinaisons de traits prédictifs du TDM et de la densité du bois diffèrent d'une espèce à l'autre. Le recouvrement d'écorce et la pénétrabilité du bois constituaient les seuls traits morphologiques prédictifs communs à toutes les espèces relativement au TDM et à la densité résiduelle du bois, respectivement. Le stade de dégradation constituait un indicateur grossier de l'âge des chicots (i.e. TDM). L'âge moyen des chicots croissait généralement avec les stades de dégradation, mais des chevauchements significatifs dans les TDM de stades de dégradation adjacents ont été observés chez toutes les espèces. Le même phénomène a été observé relativement à la densité du bois. Cette étude montre que le système de classification de la dégradation utilisé peut être utile lorsque des estimations grossières sont requises. Cependant, lorsque des estimations plus précises sont nécessaires, les modèles spécifiques à chaque espèce construits selon des traits morphologiques significatifs ne représentent pas des outils demandant plus de temps ou de ressources sur le terrain et procurent des estimations du TDM et de la densité plus précises. Les résultats de cette thèse montrent que la dynamique de dégradation et de décomposition différentielle des quatre espèces à l'étude traduit des réponses individuelles des espèces qui sont liées à leur autécologie. Ces différences entre espèces sont observables dans tous les chapitres, que ce soit en regard des trajectoires de dégradation des tiges (chapitres 1 et 3), de la minéralisation du bois (chapitre 2) ou des indicateurs morphologiques de l'état d'un chicot (chapitre 4). Cette conclusion est aussi valable pour les assemblages de facteurs qui influencent la dégradation (chapitre 3) et la minéralisation (chapitre 2). Le bois mort ne peut donc pas être considéré comme un substrat uniforme et la spécificité des espèces peut avoir d'importantes conséquences pour plusieurs fonctions écologiques liées au bois mort. Dans une perspective d'aménagement écosystémique, ces résultats devraient être considérés lors de l'élaboration de stratégies de rétention d'arbres à valeur de conservation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bois mort, chicots, taux de chute, taux de minéralisation, mortalité, systèmes de classification de la dégradation, dendrochronologie, peuplier faux-tremble, Populus tremuloides Michx., sapin baumier, Abies balsamea (L.) Mill., pin gris, Pinus banksiana Lamb., épinette noire, Picea mariana (Mill.) BSP.

La perte et la fragmentation des habitats sont des problématiques considérablement étudiées en écologie animale depuis plus d'une vingtaine d'années. Ces phénomènes ont des répercussions nombreuses tant au niveau des interactions fauniques que des processus de dispersion des organismes, ce qui peut influencer la pérennité des populations animales dans les paysages affectés. En Abitibi, la foresterie et l'agriculture ont fragmenté le paysage en différents massifs boisés créant ainsi une hétérogénéité du couvert forestier. Les seuils limites de tolérance des espèces plus spécialisées aux forêts matures et âgées, donc plus susceptibles d'être touchées négativement par la fragmentation ou la perte d'habitat de ces habitats, doivent être connus avant de mettre en péril les individus de ces espèces. La Petite Nyctale, un strigidé nocturne chassant en milieu forestier et nichant en cavités, fait partie des espèces susceptibles d'être fortement incommodées par la raréfaction et la fragmentation des forêts plus âgées. Ce projet de maîtrise vise à déterminer dans quelle mesure la Petite Nyctale est affectée par la perte et la fragmentation des habitats matures et âgés qui provient de la coupe forestière et de la déforestation à des fins agricoles. Nous avons tenté, dans un premier chapitre, de vérifier si la Petite-Nyctale est spécialisée dans la chasse d'une espèce de proie ou d'un groupe particulier de proies et si l'abondance de ces proies a une influence sur le succès reproducteur des couples nicheurs. Dans le deuxième chapitre, nous avons déterminé les types de paysages sélectionnés par les couples nicheurs pour l'initiation d'une nidification. En second lieu, nous avons vérifié si les différents degrés de perte et de fragmentation des habitats forestiers matures et âgés avaient une influence sur le succès reproducteur des couples et sur la condition physiologique des individus. Pour ce faire, nous avons récolté des données depuis 2006 à l'intérieur d'un réseau de 310 nichoirs où ceux-ci sont distribués en paires sur 155 stations. Ces données ont permis de conclure, dans un premier chapitre, que la quantité de proies transportées au nichoir varie selon les années dans notre aire d'étude, indiquant une possible cyclicité dans les populations de proies. Nous avons aussi observé que la Petite Nyctale chasse principalement les rongeurs forestiers alors que les oiseaux et les insectivores constituent des proies alternatives. Aussi, le succès reproducteur de la Petite Nyctale dans notre étude augmente avec le nombre de proies principales (rongeurs, Dipodidae et Cricetidae) transportées aux nichoirs, mais diminue avec l'augmentation du nombre d'oiseaux. Dans un deuxième chapitre, nous avons déterminé que l'année et non les variables de composition ou de fragmentation des habitats avaient une influence prépondérante sur les initiations de nichées. Néanmoins, l'augmentation du degré de fragmentation de l'habitat dans le domaine vital influence positivement le risque de prédation des œufs et des jeunes alors que l'augmentation des zones forestières a l'effet inverse. Aussi, nous avons déterminé que le niveau de stress (ratio Hétérophiles/Lymphocytes) chez les jeunes était influencé par l'année, plutôt que par les conditions de perte et de fragmentation des habitats forestiers. Nous concluons également que les précipitations influencent à la baisse le nombre d'œufs pondus ainsi que le nombre de jeunes qui s'envolent, et que les mâles plus âgés obtiennent un meilleur succès reproducteur que les mâles d'un an. Sans négliger l'importance potentielle des effets de perte et de fragmentation des habitats chez les rapaces chassant en milieu forestier, peu d'études similaires à la nôtre ont tenu compte de ces effets en intégrant d'autres causes connues pour réduire le taux d'occupation ou de succès reproducteur des adultes. Ajouté au fait que la matrice demeure principalement forestière dans notre aire d'étude (40% de couvert forestier mature de 12 m et plus à l'échelle des domaines vitaux de l'espèce), nos conclusions invitent donc à relativiser les effets négatifs de la perte et de la fragmentation des habitats dans un contexte majoritairement forestier. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Petite Nyctale, fragmentation, perte d'habitat, succès reproducteur, alimentation, nichoirs, forêt boréale

La coupe forestière s'est beaucoup intensifiée dans les dernières décennies dans la forêt boréale canadienne. L'environnement aquatique est directement affecté par les perturbations de l'environnement terrestre. Ainsi, les coupes forestières pourraient affecter l'ensemble du réseau trophique des écosystèmes lacustres et l'habitat d'alimentation de l'omble de fontaine (Salvelinus fontinalis), l'espèce sportive la plus pêchée au Québec. Cependant, il y a peu d'information traitant des effets de l'exploitation forestière sur les écosystèmes lacustres et leurs populations piscicoles. L'objectif général de ce projet était d'évaluer l'impact des coupes forestières sur le fonctionnement du réseau trophique de l'omble de fontaine dans des lacs de la forêt boréale. Les objectifs spécifiques poursuivis visaient à (1) réaliser une description isotopique de la structure du réseau trophique de l'omble de fontaine avant la coupe forestière ; (2) évaluer l'impact des coupes forestières sur la qualité de l'eau et sur la nature du carbone organique dissous et (3) évaluer l'impact des coupes forestières sur le réseau trophique lacustre et sur l'omble de fontaine basé sur l'analyse des signatures isotopiques du carbone et de l'azote. Pour atteindre ces objectifs, nous avons échantillonné huit lacs en forêt boréale, dans le bassin hydrographique de la Rivière Mistassibi-Est, à environ 215 km de Dolbeau-Mistassini. Les échantillons ont été collectés en juillet 2008, 2009 et 2010. Quatre lacs ont subi les effets de coupes forestières sur leur bassin versant à partir du second été d'échantillonnage (groupe coupé) et quatre autres lacs n'ont subi aucune perturbation lors de l'étude (groupe témoin). Les coupes forestières ont été menées selon la stratégie de la coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS). Tous les lacs ont été échantillonnés avant que ne débutent les coupes forestières (juillet 2008), puis ont été revisités après les coupes (juillet 2009 et 2010). La matière organique d'origine terrestre s'est avérée être la principale source de carbone des invertébrés benthiques dans tous les lacs échantillonnés. L'omble de fontaine dépendait principalement, quant à lui, des macroinvertébrés benthiques prédateurs pour son alimentation (objectif 1). Les activités de coupes forestières semblent avoir un impact à court terme (i.e., une année après la perturbation) sur les concentrations en carbone organique dissous et en phosphore total (objectif 2). Il apparaît cependant que cet impact est atténué deux ans après la perturbation, ce qui suggère que le système lacustre est résilient et donc en mesure de retourner au stade initial. Les activités de coupes forestières n'ont pas affecté la nature du carbone organique retrouvé dans les lacs. Ce carbone est essentiellement d'origine allochtone dans tous les lacs (objectif 2). La principale source de carbone pour les consommateurs benthiques primaires est la matière organique d'origine allochtone (feuilles) autant dans les lacs témoins que les lacs coupés (objectif 3). L'omble de fontaine s'alimente principalement des invertébrés benthiques prédateurs dans les lacs témoins. Cependant, dans les lacs coupés un an après la perturbation, l'omble de fontaine semble s'alimenter principalement du zooplancton plutôt que du zoobenthos. Et deux années après la coupe, l'omble de fontaine retourne à un mode d'alimentation rencontré avant la coupe (objectif 3). Ceci ne fait que confirmer que les lacs étudiés ont une certaine résilience, étant donné que deux années après la coupe, ils sont capables de retourner au même stade qu'avant la perturbation. Ce projet de recherche a contribué à mieux comprendre les interactions de l'omble de fontaine avec les activités sur les bassins versants des lacs qui l'hébergent. Plusieurs résultats de recherche restent à être approfondis. Cependant, deux résultats peuvent contribuer à une meilleure gestion de l'omble de fontaine : (1) les écosystèmes lacustres en forêt boréale, et plus particulièrement l'omble de fontaine, dépendent indirectement de la matière organique produite par les écosystèmes forestiers riverains et (2) il existe une résilience des systèmes lacustres étudiés puisqu'ils retournent à leur état initial deux années après la coupe. Ce projet de recherche a favorisé une approche intégrée des écosystèmes terrestres et aquatiques en regard des coupes forestières en forêt boréale, une approche souvent occultée dans les études centrées sur un seul type d'écosystème. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Coupes forestières, réseau trophique, lac, forêt boréale, omble de fontaine, matière organique, isotopes stables

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

La caractérisation du couvert nival en forêt boréale est un élément important pour la compréhension des régimes climatiques et hydrologiques. Depuis plusieurs années, l’utilisation des micro-ondes passives est étudiée pour l’estimation de l’équivalent en eau de la neige (SWE : Snow Water Equivalent) à partir de capteurs satellitaires. Les algorithmes empiriques traditionnels étant limités en forêt boréale, le couplage d’un modèle de transfert radiatif (MTR) micro-onde passive (qui prend en compte les contributions du sol, de la neige, de la végétation et de l’atmosphère) avec un modèle de neige pour l’inversion du SWE semble une avenue prometteuse. La thèse vise donc à coupler un MTR avec le schéma de surface du modèle climatique canadien (CLASS) dans une perspective d’application opérationnelle pour les estimations de SWE à partir de données satellitaires micro-onde à 10.7, 19 et 37 GHz. Dans ce contexte, certains aspects centraux du MTR, dont l’effet de la taille des grains ainsi que la contribution de la végétation sont développés et quantifiés. Le premier aspect étudié dans la thèse concerne l’adaptation du modèle d’émission micro-onde passive DMRT-ML (Dense media radiative transfer theory – multi layer) pour l’intégration d’une nouvelle métrique représentant la taille des grains (surface spécifique des grains de neige: SSA). L’étude basée sur des mesures radiométriques et de neige in situ, montre la pertinence de l’utilisation de la SSA dans DMRT-ML et permet d’analyser le sens physique de l’adaptation nécessaire pour amener le modèle à simuler les températures de brillance (T[indice inférieur B) de la neige avec une erreur quadratique moyenne minimale de l’ordre de 13 K. Dans un contexte du couplage entre le modèle de neige de CLASS et DMRT-ML, un modèle d’évolution de la SSA est ensuite implémenté dans CLASS. Les SSA simulées par le module développé sont validées avec des données in situ basées sur la réflectance de la neige dans l’infrarouge à courte longueur d’onde pour différents types d’environnement. Au niveau de la contribution de la végétation, le modèle γ-ω a été étudié à partir de différentes bases de données (satellite, avion et au sol) en forêt boréale dense. L’étude montre l’importance de la considération de la diffusion (ω) pour l’estimation de l’émission de la végétation, paramètre auparavant généralement négligé aux hautes fréquences. Ensuite, des relations entre les transmissivités et certains paramètres structuraux de la forêt, dont l’indice de surface foliaire (LAI), ont été établies pour des forêts boréales en été. Des valeurs d’albédo de diffusion (ω) ainsi que les paramètres définissant la réflectivité du sol (QH) en forêt boréale ont aussi été inversées. Finalement, les simulations de T [indice inférieur] B issues du couplage du MTR (DMRT-ML, modèle γ-ω, et modèle atmosphérique) avec CLASS (dont les SSA simulées) ont été comparées avec les données AMSR-E sur une série temporelle continue de sept ans. Les premières comparaisons montrent une différence entre les paramètres de végétation (γ-ω) d’été et d’hiver, ainsi qu’une importante contribution des croûtes de glace dans la neige au signal. Les simulations du modèle ajusté montrent une bonne correspondance avec les observations d’AMSR-E (de l’ordre de 3 à 7 K selon la fréquence et la polarisation). Des tests de sensibilité montrent par contre une faible sensibilité du MTR/CLASS au SWE pour des forêts denses et des couverts nivaux épais. Le MTR-CLASS développé pourrait permettre l’assimilation de températures de brillance satellitaires en forêt boréale dans des systèmes opérationnels pour l’amélioration de paramètres de surface, dont la neige, dans les modèles météorologiques et climatiques.

Un zonage forestier incluant une sylviculture intensive d'arbres à croissance rapide sur une portion restreinte du territoire permettrait de répondre à la demande pour les produits du bois, réduire la pression sur les forêts naturelles, et augmenter la superficie d'aires protégées. Le peuplier hybride constitue un excellent candidat à la sylviculture intensive puisque sa croissance permet une récolte après 20 ans. Cette étude avait pour objectif d'évaluer les conditions environnementales qui optimisent la croissance du peuplier hybride en sol forestier boréal. Trois techniques d'aménagement sylvicole (la préparation mécanique du sol, le contrôle de la compétition végétale, et la fertilisation) ont été testées sur 40 hectares de plantations dans la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean. Des excavations de systèmes racinaires de peupliers, accompagnées d'incubations de sol à différentes profondeurs, ont été effectuées pour expliquer la réponse aux techniques d'aménagement. La compréhension du comportement des racines du peuplier a été approfondie par une expérience en pots, où des peupliers ont été plantés en présence de graminées et avec une distribution spatiale des nutriments homogène ou hétérogène. Les résultats suggèrent de favoriser la préparation mécanique du sol avant les autres techniques d'aménagement sylvicole puisqu'elle offre les meilleurs gains en croissance. La préparation par monticules s'avère être la meilleure méthode pour assurer la survie et la croissance des peupliers. Le développement du système racinaire est en effet grandement favorisé dans les monticules grâce au sol plus chaud et plus meuble, à une minéralisation accrue de l'azote, et à une faible compétition racinaire, ce qui donne accès à un large volume de sol et à un important réservoir de nutriments. Les racines de peupliers évitent effectivement la compétition, et ce, même à leur détriment, quand les zones les plus fertiles du sol sont occupées par la compétition. Pourtant, les résultats de l'expérience en pots démontrent que le peuplier peut malgré tout pénétrer dans la zone d'un compétiteur, si cette dernière est au moins aussi fertile que la sienne. Les racines de peuplier ont exploré davantage le sol et accédé ainsi à plus de ressources, malgré la présence de compétition, quand la distribution des nutriments était homogène. La croissance de la tige est dans ce cas semblable aux traitements sans compétition. Le peuplier réagit à la compétition et à la distribution spatiale des nutriments en modifiant son architecture racinaire, ce qui témoigne de sa grande plasticité. Cette étude favorisera le succès des plantations de peupliers hybrides, une condition gagnante du zonage forestier, en plus de générer des connaissances nouvelles pour mieux comprendre le comportement des plantes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : aménagement sylvicole, azote, compétition végétale, distribution spatiale des nutriments, fertilisation, peuplier hybride, plantation d'arbres à croissance rapide, préparation mécanique du sol, racines, sols forestiers.