La mise en place d’un aménagement forestier écosystémique passe par une meilleure connaissance des régimes de perturbations naturelles. En forêt boréale canadienne, le feu est la perturbation naturelle la plus été étudiée. Cependant, dans les régions où le cycle de feu est long, d’autres perturbations, comme le chablis, sont importantes. La description du régime de chablis dans la forêt boréale de l’est du Québec a été effectuée en tenant compte de ses caractéristiques intrinsèques, temporelles et spatiales, ainsi que ses conséquences sur l’écosystème forestier. D’abord, les caractéristiques de station et géoclimatiques influençant la susceptibilité d’un peuplement au chablis à l’échelle du paysage ont été étudiées. La base de données SIFORT a été utilisée, permettant une profondeur temporelle d’environ 30 ans. Deuxièmement, les caractéristiques spatiales du chablis et des coupes ont été analysées à l’échelle du paysage et de la perturbation, dans trois zones de la pessière de 5000 ha. Finalement, à l’échelle du peuplement, les principaux attributs clés présents en pessière suite au chablis ont été recensés et comparés à ceux retrouvés après coupe de récupération. Ces trois approches complémentaires ont permis de dresser un portrait du chablis en forêt boréale irrégulière. Les variables ayant le meilleur pouvoir prédictif de la susceptibilité au chablis sont le topex, l’épaisseur du dépôt et la pente. Les chablis sont surtout partiels et couvrent 0.23% du territoire annuellement. Les chablis partiels présentent une variété de tailles plus importante que les chablis totaux, qui eux, sont plus petits. Les chablis partiels possèdent, en moyenne, plus de 60% de leur superficie couverte par des arbres vivants. Les coupes de récupération modifient les attributs post-chablis. La quantité de bois mort est réduite et les stades de dégradation ne sont pas tous représentés. Les lits de germination et la présence de bryophytes sont aussi affectés par les opérations de récolte. Dans un contexte d’aménagement écosystémique, ces résultats démontrent l’importance de la mise en place de traitements sylvicoles inéquiennes afin de mieux reproduire les caractéristiques après chablis. De plus, il en découle des recommandations de saines pratiques d’aménagement pour que les coupes de récupération assurent le maintien d’attributs clés. / The implementation of ecosystem management involves a better understanding of natural disturbance regimes. In the boreal forest of Canada, fire is the most studied natural disturbance. However, in areas where the fire cycle is long, other natural disturbances, such as windthrow, are important. Thus, the description of windthrow regime of the eastern boreal forest of Quebec was performed considering its intrinsic, temporal and spatial characteristics, and also its consequences on the forest ecosystem. Firstly, site and stand characteristics affecting windthrow susceptibility were studied. The SIFORT database was used, allowing a 30 year temporal coverage. Secondly, windthrows and cutblocks spatial characteristics were analysed at landscape and polygons (or disturbance) levels, in three areas of 5 000 ha. Finally, at the stand level, the main key attributes or biological legacies in the black-spruce forest after windthrow episodes were measured and compared to salvaged windthrows. These three complementary approaches provided a global picture of the windthrow regime in the irregular boreal forest. Results showed that the variables having the best predictive capacity of a stand susceptibility to windthrow are topex, surface deposit thickness and slope. Windthrows, mainly partial, annually affects 0.23% of the study area with a return interval of approximately 450 years at a given location. At the landscape level, partial windthrows have a higher variability in their size than total windthrows, which are smaller. Partial windthrow polygons have a mean of 60% of their area in residual living trees, and total windthrow polygons have 15% of their cover in residual trees. Salvage logging changes many post-windthrow key stand structure, microsite and vegetation attributes. Salvage logging causes a reduction in the quantity of downed coarse woody debris and snags and all the decay classes are not present in salvaged windthrows. Furthermore, forest floor heterogeneity and bryophytes cover are affected by salvage logging operations. These results highlight the importance of uneven-age silvicultural treatments in the irregular boreal forest. Furthermore, salvage logging operations should be designed to ensure the maintenance of key attribute.

Ce projet visait à mieux comprendre la répartition de la végétation riveraine en forêt boréale québécoise. La végétation adjacente à cinq types de plans d’eau ou cours d’eau a été inventoriée dans quatre provinces naturelles recoupant d’est en ouest tout le Nord de la forêt boréale commerciale québécoise en paysage forestier vierge. Certaines caractéristiques physiques du milieu ont été évaluées. La végétation riveraine variait selon la province naturelle principalement en fonction de la topographie. Les profils d’élévation particuliers à certains types de lacs et cours d’eau ont généré des communautés végétales distinctes dont les patrons de répartition ont été résumés en toposéquences. Celles-ci révèlent la présence récurrente de trois différentes sous-zones au milieu riverain : le dénudé humide, la forêt riveraine humide et la forêt riveraine sèche. Ces trois sous-zones, qui couvraient en général environ 40 m à partir de la rive, s’étendaient davantage dans les régions au relief plat. / The aim of this project was to improve the knowledge of riparian plant distribution in the boreal forest of Quebec. Vegetation adjacent to five types of water bodies or watercourses was sampled in the four ecoregions covering from East to West all the northern part of Quebec’s commercial boreal forests restricted to natural landscapes. Some physical factors of the riparian area were also evaluated. Mainly, riparian vegetation varied among ecoregions in relation with topography. Particular elevation profiles for some types of water bodies and watercourses supported distinct plant communities. Patterns of plant communities were summarized in toposequences that consistently reveal the existence of three different sub-areas in the riparian area: untreed wetland, riparian wet forest, and riparian dry forest. Those three sub-areas generally covered about 40 m from the shore and extended even more in flat regions.

Dans un contexte de réduction de la possibilité forestière, les bois morts secs et sains (BMSS) (arbres récemment morts par mortalité isolée ou par trouées) peuvent représenter une occasion intéressante d’augmenter les volumes d’attribution aux industries forestières québécoises. En contrepartie, il importe de tenir compte de la présence de caries du bois dans les approvisionnements, puisqu’elles peuvent engendrer d’importantes pertes à l’usine de sciage. L’objectif principal de ce projet de doctorat était de quantifier et de mesurer l’impact des phénomènes de mortalité et de dégradation des arbres pour le territoire boréal de l’est du Québec. Les volumes de bois carié et de BMSS en fonction du temps écoulé depuis le dernier feu ont été mesurés dans deux chronoséquences après feu. Afin d’identifier les BMSS en forêt, deux systèmes de classification visuelle exprimant l’état de dégradation des tiges ont été utilisés (Hunter 1990 et MRNFQ 2005). Nos résultats ont démontré que le volume de carie à l’échelle du peuplement augmente durant les premiers 150 ans suivant le passage du feu et tend ensuite à se stabiliser. À l’opposé, le volume des BMSS diminue rapidement après le passage du feu pour ensuite augmenter de façon graduelle à partir de 200 ans après feu. L’abattage de 162 épinettes noires (Picea mariana (Mill.) BSP) nous a permis de comparer différentes caractéristiques des sciages de BMSS à ceux provenant d’arbres vivants. Nos résultats indiquent que la valeur monétaire des arbres diminue avec l’avancement de la dégradation des arbres sur pied. Les résultats des tests en flexion longitudinale statique pratiqués sur 343 pièces de bois ont démontré que les sciages issus des BMSS étaient moins résistants à la rupture que ceux provenant d’arbres vivants. La teneur en humidité des copeaux des BMSS était significativement inférieure à celle des copeaux d’arbres vivants, alors que la distribution des dimensions de copeaux était similaire entre les deux types d’arbre. La perte de fibre à l’écorçage était significativement plus élevée chez les arbres dont l’état de dégradation était plus avancé. De manière générale, nos résultats indiquent que les vieilles forêts boréales de l’Est du Québec contiennent une large proportion de BMSS qui peuvent représenter une source adéquate d’approvisionnement en autant qu’elles demeurent à un stade de dégradation peu avancée. / In a context of decreasing annual allowable cut, the use of dead and sound wood (DSW) trees (trees that have recently died through isolated mortality or group mortality) may represent an interesting opportunity to increase the volumes supplied to the Quebec forest industries. Conversely, it is important to account for the presence of wood decay in wood supplies, as it may cause significant losses at the sawmill. The main objective of this project was to quantify and measure the impact of the processes of tree mortality and degradation in the Eastern boreal area of Quebec. Decay and DSW volumes were measured in two chronosequences of time since fire. In order to identify DSW trees in the forest, two systems of visual classification based on tree degradation were used (Hunter 1990 et MRNFQ 2005). Our results showed that wood decay volume measured at the stand level increased during the first 150 years following fire and then stabilized. The volume of DSW showed the opposite trend, with a rapid decrease after fire and followed by a gradual increase from 200 years after fire. The felling of 162 black spruce trees (Picea mariana (Mill.) BSP) allowed us to compare different characteristics of DSW with those of live trees according to a sawmill study. Our results indicated that the monetary value of trees decreased with increasing state of tree degradation. Results from bending tests performed on 343 pieces showed that lumber pieces from DSW trees are less resistant to rupture than live trees. The moisture contents of wood chips from DSW were significantly lower than those of live trees, while chips size distributions were similar between the two types of wood. The loss of wood fiber at the debarking stage was significantly higher in trees with a more advanced state of tree degradation. In general, our results showed that the old-growth forests of the Eastern boreal forest of Quebec contain a significant proportion of DSW trees, which may represent an adequate source of wood supply if they remain at an early stage of degradation.

Une approche biogéographique, dendroécologique et paléoécologique a été utilisée pour étudier la répartition, la dynamique et l'origine des pessières à lichens dans la zone de la forêt boréale fermée. À l'intérieur d'un gradient latitudinal de plus de 500 km, la répartition des pessières à lichens et des principales perturbations visibles sur les photographies aériennes des années 1950 et des années plus récentes a été cartographiée le long de 19 transects d'inventaire. L'analyse photographique, validée sur le terrain, a permis de mesurer une diminution de 9 % de la superficie totale de la forêt fermée au profit de la pessière à lichens au cours des 50 dernières années. Cette diminution est le résultat d'une faible régénération de la forêt fermée suite aux incendies, principalement au-delà de 51°N de latitude. La croissance des épinettes noires établies dans 54 pessières à lichens a été étudiée et la relation avec les variables climatiques (précipitations et températures mensuelles) a été vérifiée sur une période de 100 ans. Bien que les précipitations exercent une plus grande influence sur la croissance des arbres que les températures mensuelles, très peu de relations significatives ont été obtenues. Même si ces peuplements présentent une faible -densité arborescente, la réponse dendroclimatique des arbres est atténuée par les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette dans la plupart des pessières à lichens. Les réductions de la croissance radiale reliées à cet insecte sont importantes dans les pessières à lichens et sont plus marquées dans la partie méridionale de la zone de la forêt fermée. Grâce à l'utilisation de techniques complémentaires, de la radiodatation des charbons de bois, de la datation des cicatrices de feu et de l'observation des photographies aériennes des années 1950, il a été possible de retracer l'époque et les facteurs responsables de la transformation de la forêt de conifères dense en pessière à lichens. Trois séries de perturbations causent le passage de la forêt fermée en pessière à lichens : 1) les feux légers, 2) les feux successifs et 3) l'incidence d'une épidémie de la tordeuse des bourgeons de l'épinette suivie d'un feu. La majorité des pessières à lichens inventoriées dans cette étude se sont formées au cours des 200 dernières années.

Les forêts de la Côte-Nord sont soumises à des cycles de feu relativement longs, ce qui est principalement attribuable au régime de précipitations du climat maritime humide. Les perturbations secondaires jouent alors un rôle important dans l'établissement de la structure des forêts, favorisant la formation de structures irrégulières. Cependant, la carte écoforestière, outil qui sert à la planification de l'aménagement forestier, ne contient pas d'information sur la structure des peuplements forestiers, ce qui rend impossible l'identification des peuplements irréguliers dans le but de leur appliquer des traitements sylvicoles adaptés. Des analyses de groupements ont été conduites sur les données d'inventaire provenant des 103 peuplements forestiers inventoriés afin de les regrouper selon leurs ressemblances. Les résultats ont permis d'identifier six types se distinguant par la composition en essences, l'état des arbres et la structure des peuplements qui les composent. La carte écoforestière ne permet pas de prédire la structure des peuplements, mais la photo-interprétation fine offre des meilleures capacités prédictives. / Forests of the Côte-Nord region often show irregular stand structures, mainly due to the precipitation regime of the humid climate. Indeed, because of the long fire cycle of this region, forest stand structure is driven by small-scale rather than large-scale disturbances. Forest inventory maps produced by the Québec Ministry of Natural Resources are used by forestry practitioners for the planning of silvicultural treatments. However, these maps do not include forest stand structure information, making it impossible for the foresters to identify forest stands that can be harvested following an uneven-aged management System. Cluster analysis was applied to the 103 sampled forest stands and the results suggest the presence of six different types which differ in composition, structure and tree vigour. Further analyses suggest that the forest inventory map cannot be used to predict forest stand structure, but a fine photo interpretation improves the prediction accuracy.

L’objectif principal de l’inventaire écologique réalisé est la caractérisation des sites avec présence d’éricacées : Rhododendron groenlandicum, Vaccinium sp. et Kalmia angustifolia, des forêts de la Côte-Nord, ainsi que de comprendre davantage leurs exigences écologiques. Quatre-vingt-dix-sept sites ont été étudiés au nord de Baie-Comeau, tous provenant de pessières noires à mousses (Picea mariana) vierges. Le Rhododendron est l’espèce éricacée dont le recouvrement moyen du parterre forestier est le plus important suivi par les Vaccinium et le Kalmia. Leur présence a été associée aux pessières noires ouvertes et aux sols acides, de textures grossières et pauvres en éléments nutritifs. Leur recouvrement diminuait avec la dominance des sapins (Abies balsamea). Quatre associations végétales ont été identifiées. L’une d’elles regroupait les trois espèces d’éricacées et trois espèces de Cladina. Les résultats de cette recherche pourront aider à classifier les sites selon leur niveau de vulnérabilité à l’envahissement par les plantes éricacées après coupe forestière. / The objective of the present ecological inventory was to characterize the presence of three common ericad species: Rhododendron groenlandicum, Vaccinium species and Kalmia angustifolia, in Quebec North Shore forests, and to better understand their presence in relation to environmental factors. Ninety-seven sites within the undisturbed black spruce-feathermoss (Picea mariana) forest north of Baie-Comeau were selected for the study. Rhododendron had the highest mean cover, followed by Vaccinium and Kalmia. The presence of these species was associated with an open forest canopy, acid, coarse-textured and nutrient-poor soils. Ericads were strongly associated with black spruce-dominated forests, with presence decreasing as the balsam fir (Abies balsamea) component increased. Four vegetation associations were identified, including an Ericad-lichen group that included the three ericads and three Cladina species. Results may be used to help identify and classify sites vulnerable to ericaceous invasion after forest harvest.

La martre d'Amérique {Martes americana) a été l'objet de nombreuses préoccupations chez les biologistes de la conservation, vu sa réputation de spécialiste peuplements matures et surannés en forêt boréale. Cependant, des études récentes ont remis en question cette réputation en démontrant une fréquentation régulière de peuplements plus jeunes par cette espèce. Néanmoins, l'utilisation réelle des divers types de peuplements demeure méconnue. J'ai étudié les mouvements de la martre d'Amérique en fonction des caractéristiques structurelles de la forêt et de l'activité locale des proies à la Forêt Montmorency, Québec. Au cours des hivers 2004 et 2005, j'ai suivi à pied et géoréférencé par GPS 34 pistes de martre totalisant de 57 km, ainsi que toutes les pistes de proies et les accès sous-nivéaux croisés par les pistes de martre. La sinuosité des mouvements de la martre était associée positivement à la quantité locale de pistes d'écureuils (Tamiasciurus hudsonicus) et de lièvres (Lepus americanus), indépendamment du type de peuplement. Les mouvements sinueux de la martre étaient associés à de fréquentes visites des accès sous-nivéaux, particulièrement à fine échelle (résolution de 10 m vs. 20 - 50 m). Après avoir tenu compte du nombre de pistes de proies, la sinuosité des mouvements de martre était peu ou pas associée au type de peuplement. Ces résultats réaffirment l'idée que la Martre d'Amérique peut s'accommoder d'une certaine diversité d'âges de peuplements en sapinière boréale humide, pourvu qu'un nombre suffisant de proies s'y retrouve. / American Marten (Martes americana) has long preoccupied wildlife conservationists, given its reputation as an old-growth forest specialist. However, recent work showing marten's presence in a variety of forested landscapes has led scientists to reconsider the latter reputation. Despite this, forest stand use by marten remains little understood. I studied the movements of the American marten in relation with the structural characteristics of the forest and local prey activity, at the Montmorency Research Forest, Québec, Canada. In the winters of 2004 and 2005, I followed and monitored by GPS 34 tracks of martens for a total length of 57 km, and recorded ail prey tracks and sub-nivean accesses crossed by the marten tracks. Marten movements were more tortuous in the presence of high track counts of squirrel (Tamiasciurus hudsonicus) and snowshoe hare (Lepus americanus), independently of forest structure. Tortuous marten movements were associated with frequent visits of sub-nivean accesses, particularly at fine spatial scale (10 m vs. 20 - 50 m resolution). After accounting for prey activity, marten movement patterns were seldom associated to stand type. These results support the idea that American martens can occur in a variety of forest stand ages, as long as prey activity is high.

Une gélivasque est une dépression topographique de faible dimension dépourvue de couvert arborescent à l'intérieur d'un environnement forestier au sein de la forêt boréale. Sa frontière est une limite d'arbre altitudinale inversée. L'absence de couvert arborescent est la conséquence de la récurrence des gels radiatifs pendant toute la saison de croissance. Cette étude a pour but de caractériser le phénomène des gélivasques en fonction de la latitude, entre 47°30' et 57° 15' N et entre 70° et 72° O au Québec. La longueur de la saison de croissance varie avec la latitude. Nous supposons qu'une saison de croissance plus longue comprendra un plus grand nombre de gels radiatifs. Cette augmentation du nombre de gels dans les gélivasques dans la partie méridionale de la forêt boréale aurait un impact négatif sur la capacité de colonisation des gélivasques par les arbres dont l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.). À la faveur d'une saison de croissance plus longue, la fréquence des cernes de gel augmenterait et l'établissement et la croissance en hauteur diminuerait. La colonisation serait plus difficile dans les gélivasques dans la partie méridionale. Par conséquent les gélivasques seraient plus abondantes dans le sud de l'aire d'étude. Une analyse de photographies aériennes a permis de mettre en évidence que la répartition et l'abondance des gélivasques n'est pas fonction de la latitude mais seraient plutôt étroitement reliées à la forêt ouverte. L'analyse dendrochronologique de l'épinette noire colonisant les gélivasques et leurs alentours dans 14 sites différents a permis de mettre en évidence une légère augmentation des cernes de gel dans le sud de l'aire d'étude. On observe également dans les gélivasques de la partie méridionale de la région d'étude une plus grande fréquence d'apparition de thûfurs, formes périglaciaires créées par la géliturbation. Ils sont, avec les cernes de gel, un indice confirmant l'influence d'un plus grand nombre de gel radiatifs dans le sud de l'aire d'étude, là où la saison de croissance est plus longue. Aucune tendance latitudinale n'a été mise en évidence en ce qui concerne les taux de croissance en hauteur et les chronologies d'établissement de l'épinette noire dans les gélivasques. Peu importe l'âge du peuplement adjacent et la latitude, l'établissement de l'épinette noire dans les gélivasques débute toujours après 1933 et cesse au cours des années 1990-2000. La confection d'une chronologie de cernes de gel a permis de mettre en évidence que les années 1990 et 2000 ont été marquées, comparativement aux années 1970 et 1980, par un grand nombre de gels, synchronisés dans toute l'aire d'étude. Des conditions favorables à l'épinette noire ont permis son établissement dans les gélivasques au cours de la seconde moitié du 20e siècle. Les gélivasques peuvent se maintenir dans le temps mais elles sont sensibles aux fluctuations des conditions climatiques.

Les objectifs de ce projet étaient, en premier lieu, de comprendre l’effet d’une perturbation naturelle (le feu) sur la disponibilité et l’abondance des arbres morts sur pied et sur les oiseaux résidant dans la forêt boréale non-aménagée de l’Est du Québec. En deuxième lieu, j’ai voulu comprendre l’effet des changements de structure et de composition des forêts boréales sur les communautés d’oiseaux en général et ce, le long de deux chronoséquences couvrant plus de 200 ans après feu. Mes résultats montrent que le taux de mortalité des arbres forme un patron en U caractérisé par une forte abondance de chicots dans les jeunes peuplements et dans les peuplements âgés. Ces peuplements sont caractérisés par un plus grand nombre de cavités et de signes d’alimentation de la part des oiseaux résidents. Toutefois, la richesse en espèces des oiseaux n’a que très peu varié en fonction des classes d’âge des peuplements, mais plusieurs espèces sont disparues et d’autres ont été recrutées en fonction des stades de succession. Cette étude souligne l’attention qu’il faut porter à tous les stades de succession de la forêt boréale, spécialement aux vieilles forêts qui procurent un environnement hétérogène requis par un grand nombre d’espèces. / The first objective of this project was to understand the effect of natural fire disturbance on the availability and abundance of dead trees (snags) and their use by cavity-nesting birds in the northeastern part of Quebec’s unmanaged boreal forest stands. Secondly, I aimed to understand the effects of the structure and composition of the boreal forest on bird species communities along two long-term chronosequences after fire (0 to > 200 years postfire). Results show that tree mortality follow a U-shape pattern, with more snags in young and old-growth forests, where I also found more nest cavities and foraging signs. Although bird species richness did not vary greatly according to the different age classes, many species were lost and others recruited following succession stages. This study highlights the need to protect the forest at all stages, especially old-growth, which provides a heterogeneous environment suitable for several bird species.

La qualité du bois récupéré après le passage des feux de forêt se détériore rapidement sous l'action de plusieurs espèces de longicornes qui profitent de cette soudaine disponibilité pour leur reproduction, nutrition et croissance. Ce projet visait à fournir des outils à l'industrie du sciage pour réduire les pertes économiques causées par les longicornes. Dans un premier temps, la colonisation et la ponte du longicorne noir {Monochamus scutellatus scutellatus (Say)) et autres longicornes ont été caractérisées dans cinq brûlis récents. L'abondance des adultes capturés dans des pièges à interception et des larves retrouvées dans les bûches variait selon les brûlis. Lorsque les feux ont fait rage tôt en mai, la colonisation des longicornes s'est effectuée moins intensément. La ponte saisonnière du longicorne noir suivait de près l'activité des adultes, contrairement à celle de Acmaeops proteus proteus (Kirby) où cette dernière était décalée. Ensuite, grâce à la technologie de la tomodensitométrie axiale (CT-Scan), l'estimation de la progression des dommages à plusieurs régimes de température différents selon le type d'essence a été possible. Aux températures les plus élevées (24°C et 28°C), les larves se sont développées rapidement passant ainsi moins de temps dans les tissus sous-corticaux que celles évoluant dans les bûches soumises à de basses températures. Les taux de développement sous-cortical et de progression de la profondeur des galeries mesurées étaient légèrement plus élevés chez l'épinette noire {Picea mariana Mill.) que chez le pin gris {Pinus banksiana Lamb.). Aucun oeuf n'a éclos et aucune larve ne s'est développée sous l'écorce à 12°C La progression des galeries dans les bûches soumises à 20°C ont montré des patrons de progression différents indiquant que les larves peuvent effectuer une diapause sous l'écorce ou dans le bois. À la lumière de ces résultats, des dommages importants peuvent survenir l'année même suivant le passage des feux démontrant la nécessité de débuter la récupération du bois brûlé le plus rapidement possible afin de limiter les pertes économiques causées par les larves de longicorne noir.