Par leurs effets sur les plantes, les grands herbivores peuvent non seulement modifier les communautés végétales, mais également compromettre la régénération forestière suite à une perturbation. Bien que les relations plantes-herbivores soient étudiées depuis longtemps, certaines lacunes demeurent quant à notre capacité à anticiper les effets de différentes pressions de broutement sur la forêt et sa succession. Parfaire nos connaissances sur ce sujet est d'autant plus important que l'augmentation des densités de grands herbivores dans plusieurs régions d'Amérique du Nord et d'Europe pourrait nuire à l'atteinte des objectifs d'aménagement, incluant ceux s'inscrivant sous le paradigme de l'aménagement écosystémique des forêts. Les fortes densités de grands herbivores sont ainsi susceptibles d'affecter non seulement l'intégrité des forêts, mais également leur capacité à fournir des services écosystémiques. Dans un premier temps, j'ai étudié les effets de différentes pressions de broutement par l'orignal sur les communautés végétales et la succession des sapinières à bouleaux blancs de l'Est après coupe, en utilisant un dispositif expérimental constitué d'exclos et de parcelles appariées situé en Gaspésie, Québec. Mes travaux montrent comment la magnitude de l'effet de l'orignal sur les communautés végétales et leur succession dépend de l'intensité de la pression de broutement. Bien que toutes les pressions de broutement aient eu un effet, une pression élevée diminuait davantage l'abondance de gaules du sapin baumier, du bouleau et du sorbier, tout en augmentant le couvert de framboisiers, ce dernier atteignant jusqu'à 60% de recouvrement. Dans un deuxième temps, j'ai analysé les effets directs et indirects du broutement sur la basse régénération des principales espèces arborées, ainsi que l'effet sur le recrutement des gaules, afin de savoir si l'orignal pouvait nuire à l'atteinte des cibles de l'aménagement écosystémique. Les résultats montrent que des pressions de broutement modérées à élevées empêchent l'atteinte de plusieurs objectifs d'aménagement, ce qui implique des conséquences tant pour l'industrie forestière que pour la préservation de l'intégrité de la forêt. Finalement, j'ai examiné si les effets observés dans les premiers chapitres du broutement par l'orignal sur les feuillus pouvaient fournir un service écosystémique de contrôle des compétiteurs dans les plantations d'épinettes. Les résultats montrent que non seulement l'orignal peut fournir un tel service, mais également qu'il est plus efficace, du moins sous les densités étudiées, que le dégagement mécanique normalement prescrit. Ma thèse approfondit ainsi nos connaissances fondamentales sur les relations plantes-herbivores tout en identifiant les conséquences de ces relations pour la gestion et l'aménagement des forêts en explorant une application pratique qu'elles peuvent avoir pour certains scénarios d'aménagement. Plusieurs résultats conduisent à la recommandation de différentes mesures applicables dès maintenant, la principale étant la nécessité pour les gestionnaires forestiers et fauniques de collaborer afin de faciliter l'atteinte de leurs objectifs respectifs. / Through their effects on plants, large herbivores can not only alter plant communities, but also affect forest regeneration following disturbance. Although plant-herbivore relationships have been studied for a long time, it remains difficult to anticipate the effects of different browsing pressures on the forest and its succession. Improving our knowledge on this topic is especially important as increasing densities of large herbivores in many parts of North America and Europe could hinder the achievement of management objectives, including those related to ecosystem-based forest management. High densities of large herbivores may thus compromise not only the integrity of forests, but also their ability to provide ecosystem services. First, I studied the effects of different moose browsing pressures on plant communities and succession in eastern balsam fir - paper birch forests after logging, using an experimental design consisting of exclosures and paired plots located in Gaspésie, Quebec. My work shows how the magnitude of the effect of moose on plant communities and their succession depends on the intensity of browsing pressure. Although all browsing pressures had an effect, heavy pressure further decreased the abundance of balsam fir, birch and American mountain-ash saplings, while increasing raspberry cover, which reached up to 60% cover. Second, I analyzed the direct and indirect effects of browsing on the low regeneration of dominant tree species, as well as the effect on sapling recruitment, to determine if moose could interfere with the achievement of ecosystem-based management targets. The results show that moderate to high browsing pressures prevent the achievement of several management objectives, implying consequences for both the forest industry and the preservation of forest integrity. Finally, I examined whether the effects observed in the earlier chapters of moose browsing on deciduous could provide an ecosystem service related to competitors control in spruce plantations. The results show that moose provide such service, but also that it is more effective, at least at the densities studied, than the mechanical release normally prescribed. My thesis thus deepens our fundamental knowledge of plant-herbivore relationships while identifying the consequences of these relationships for the management of forests and exploring a practical application they may have for certain management scenarios. Several results lead to the recommendation of different measures that can be applied now, the main one being the need for forest and wild life managers to collaborate in order to facilitate the achievement of their respective objectives.

Les coupes à blanc à grande échelle ont mené à la raréfaction des essences résineuses dans les forêts mixtes de l’est de l’Amérique du Nord. Cette situation a conduit les intervenants forestiers à considérer des traitements sylvicoles alternatifs, comme les coupes partielles. L’objectif principal de cette étude était d’évaluer la capacité des coupes partielles industrielles à limiter l’enfeuillement de peuplements dominés par les feuillus intolérants. Au total, 90 placettes-échantillons ont été visitées avant et cinq ans après traitement afin d’obtenir des informations sur les arbres prélevés, le couvert arborescent ainsi que la régénération pré- et post-intervention. Les résultats obtenus indiquent que les probabilités de transition (abondance relative projetée) du peuplier faux-tremble sont influencées positivement par l’intensité de prélèvement et la surface terrière initiale en peuplier. Le degré d’importance de la régénération préétablie en sapin baumier a une influence négative sur les probabilités de transition du peuplier.

Comprendre comment les communautés changent dans le temps et les facteurs influençant la répartition des espèces est un aspect central de l’écologie. Bien que les changements dans les communautés animales à la suite de perturbations aient été largement décrits, peu d'études ont examiné les processus qui structurent ces communautés, en particulier durant la succession écologique résultant des activités anthropiques. L’objectif de ma thèse était donc de mieux comprendre les processus biologiques influançant l’organisation des communautés de petits mammifères et de coléoptères, de même que la répartition d’une espèce clé de l’écosystème, le campagnol à dos roux (Myodes gapperi), durant la succession forestière en forêt boréale aménagée. Dans un premier temps, nous avons donc examiné comment la succession peut influencer les processus de structuration des assemblages d’espèces. Puis, dans un second temps, nous nous sommes intéressés plus spécifiquement à une espèce clé typiquement associée aux vieilles forêts pour investiguer les mécanismes qui influencent leur organisation spatiale et donc leur répartition dans les peuplements. Enfin, nous avons étudié leur utilisation de l’habitat à plus fine échelle (micro-habitat) en caractérisant leurs déplacements afin de mieux comprendre les liens qui existent entre les animaux et les attributs fins de l’habitat durant la succession. L’étude a montré que les assemblages d’espèces étaient similaires dans les peuplements 50-60 ans après coupe et dans les forêts matures. De façon générale, la structuration des communautés lors de la succession forestière semble résulter à la fois de processus stochastiques et déterministes, ces derniers étant plus étroitement liés aux interactions interspécifiques qu’aux caractéristiques de la végétation. Par la suite, nous avons utilisé les théories de sélection d’habitat et d’approvisionnement pour identifier les processus qui peuvent expliquer l'augmentation d’abondance relative des campagnols à dos roux lors de la succession forestière. Les résultats indiquent que la compétition apparente avec la souris sylvestre (Peromyscus maniculatus) limiterait la répartition des campagnols, et que des changements dans la force relative de ce processus durant la succession forestière expliqueraient les changements de répartition observés. La gestion durable des forêts doit maintenir certains attributs de l'habitat nécessaires au rétablissement des espèces de peuplements matures, mais ces attributs peuvent être difficiles à identifier car leur utilisation peut varier fortement pendant la succession. Nous avons donc identifié certains attributs importants pour le campagnol, puis tenté d’expliquer certaines variations dans leur utilisation durant la succession forestière en évaluant les déplacements à fine échelle du petit mammifère. Nos analyses démontrent, par exemple, que les campagnols sélectionnent fortement le bois mort comme route de déplacement durant la succession forestière, et aussi que cette sélection est moins forte en milieu de succession que dans les coupes récentes et dans les forêts matures. Ces variations dans les relations animaux-habitat durant la succession peuvent s’expliquer par des ajustements comportementaux aux changements dans la couverture qu’offre la canopée prenant place à mesure que la forêt vieillie. En conclusion, cette thèse améliore les connaissances des processus régissant la répartition de la faune boréale, et cela grâce à la combinaison originale de l’étude des communautés, de la dynamique des populations et du comportement animal. / Understanding how communities change over time and the process influencing species distribution are recurrent themes in ecological research. Although changes in animal communities following disturbances have been widely examined, few studies have investigated the process structuring communities, particularly during ecological succession resulting from anthropogenic disturbances. The main objective of my thesis was to better understand the biological processes influencing the organization of small mammal and beetle communities, as well as the distribution of a key species, the red-backed vole (Myodes gapperi), during forest succession in managed boreal forests. First, we examined how forest succession influences the process structuring species assemblages. Then, we focused more specifically on red-backed voles to investigate the processes influencing their spatial organization along a chronosequence of post-logging stands. Finally, we studied their use of habitat at a fine scale (micro-habitat) by assessing the interplay between their movements and habitat attributes characterizing post-harvested stands during ecological succession. The study showed that assemblages 50-60 years after clearcutting were similar to those found in old-growth forests. Generally, community assembly during forest succession seem to be driven by both stochastic and deterministic processes, the latter being linked to interspecific interactions more strongly than to vegetation attributes. Then, we combined habitat selection and optimal foraging theories to evaluate the processes that can explain the increase in red-backed vole abundance during post-logging forest succession in boreal ecosystems. Our results suggest that apparent competition with deer mice (Peromyscus maniculatus) limits the density of red-backed voles, and changes in the relative strength of this process during forest succession can explain patterns of vole distribution and abundance. Sustainable management must maintain habitat features needed for the recovery of species typical of mature forest, an objective that may be challenging because animal-habitat relationships can vary dynamically during succession. We thus identified key habitat attributes for red-backed voles, and then tried to explain some variations in the use of those attributes during forest succession by studying fine-scale movements during forest succession. We found, for example, that voles selected coarse woody debris as a travel path during forest succession, and that this selection was weaker in mid-seral forests than in recent cuts and old-growth forests. Such variations in animal-habitat relationships observed during forest succession can be explained by behavioural adjustments to changes in the availability of canopy cover occurring as stands mature. Overall, this thesis improves our knowledge of the processes driving wildlife distribution dynamics, by its combination of studies on community assembly, population dynamics and animal behaviour.

Afin de comprendre le processus de transition des peuplements de peuplier faux-tremble établis après feu vers des peuplements dominés par l’épinette noire dans le nord de l’Abitibi, deux approches (chronoséquence et reconstitutions dendrochronologiques) ont été utilisées pour analyser 11 peuplements âgés de 25 à 200 ans. Le peuplier et l’épinette s’établissent immédiatement après feu, mais le peuplier domine rapidement la voûte forestière jusqu’à environ 100-150 ans, après quoi il commence à mourir. Les épinettes déjà établies croissent alors plus rapidement et deviennent dominantes. Les jeunes peuplements (<100 ans) ont une flore de peupleraies et un humus mince alors que les vieux peuplements (>150 ans) ont une flore de pessière et une épaisse couche organique au sol. La transition du peuplier vers l’épinette noire est probablement facilitée par des épidémies d’insectes défoliateurs qui tuent les peupliers et par l’accumulation de matière organique au sol qui empêche l’établissement d’une deuxième cohorte de peuplier.

L’augmentation en dominance du hêtre à grandes feuilles (Fagus grandifolia Ehrh.) jumelée à la diminution de l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) en régénération menace la viabilité économique des forêts feuillues nordiques aménagées. En se basant sur l’hypothèse que l’augmentation de la disponibilité de la lumière pour la régénération favoriserait l’érable à sucre, la coupe progressive irrégulière est passée d’une mise en oeuvre expérimentale à opérationnelle à grande échelle au cours de la dernière décennie. Nous avions comme objectif de vérifier si des variantes de coupes partielles, telles que la coupe de jardinage et la coupe progressive irrégulière, faites dans un contexte industriel, avaient tendance à favoriser la régénération de l’érable à sucre au détriment de celle du hêtre. Nous avons mesuré le coefficient de distribution, l’abondance et la croissance de la régénération dans des coupes industrielles âgées de trois à six ans dans la forêt feuillue du Québec, Canada. Le suivi de la régénération a per mis de démontrer une indéniable dominance du hêtre à grandes feuilles, tout type de coupe confondu, particulièrement chez les grands semis et gaules. Cependant, dans certaines conditions, les indices de probabilités de transition (combinant la croissance et l’abondance relative) de l’érable à sucre pouvaient être légèrement favorisés par l’augmentation du prélèvement en surface terrière, dans certaines conditions. En se basant sur le coefficient de distribution et la surface terrière marchande du hêtre avant la coupe, nous avons proposé de nouveaux critères pour aider à décider dans quelles situations une augmentation de l’intensité de la coupe partielle permettrait de favoriser significativement la régénération de l’érable à sucre. Au-delà de ces résultats, l’étude met en lumière l’importance de raffiner le processus de diagnostic et les prescriptions sylvicoles de nos forêts feuillues afin de limiter efficacement l’expansion du hêtre à grandes feuilles.

En collaboration avec le Ministère des Ressources naturelles et de la Faune (MRNF) et l'Université du Québec à Rimouski (UQAR), cette étude avait comme principal objectif de mesurer les changements de composition forestière depuis l'époque préindustrielle pour chacune des végétations potentielles du système de classification écologique dans la vallée de la rivière Gatineau. Pour ce faire, des archives d'arpentage antérieures à la colonisation (1804-1864) ont été utilisées et comparées aux placettes-échantillons temporaires (1982-2006). Les résultats montrent que les changements de végétation sont spécifiques à l'endroit où l'on se trouve sur la toposéquence : les érables (Acer spp.) et le chêne rouge (Quercus rubra L.) sont plus fréquents aujourd'hui sur le haut de la toposéquence alors que le hêtre à grandes feuilles (Fagus grandifolia Ehrh.), le bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britton) et la pruche du Canada (Tsuga canadensis [L.] Carr.) sont les trois espèces y ayant le plus diminué. Les peupliers (Populus spp.) et le sapin baumier (Abies balsamea [L.] Mill.) ont fortement augmenté sur le milieu de la toposéquence. Sur les dépressions humides, le mélèze laricin (Larix laricina [Du Roi] K. Koch), qui était plutôt fréquent à l'époque, a pratiquement disparu. Les pins (Pinus strobus L. et P. resinosa Ait.) étaient présents sur l'ensemble de la toposéquence alors qu'actuellement ils sont surtout confinés aux sites classés pinèdes (RP1), situés sur des dépôts minces ou à texture grossière. Bien que le système de classification écologique constitue un outil intéressant de connaissance du territoire, les résultats obtenus suggèrent que la description de certaines végétations potentielles devrait être bonifiée afin qu'elles représentent plus fidèlement la composition forestière préindustrielle.