La forêt boréale recouvre 30% de la surface du Canada et 14% de la surface émergée de la terre. Les changements climatiques vont fortement l’affecter, et ces écosystèmes vont significativement impacter la climatologie et l’hydrologie mondiale avec des échanges importants d’eau, d’énergie et de carbone entre le sol et l’atmosphère. Il est maintenant crucial de bien comprendre le bilan d’énergie de surface sur ce biome pour efficacement prévoir son comportement et son évolution dans un climat changeant. Beaucoup d’études ont analysé le bilan d’énergie de la forêt boréale, mais des lacunes importantes subsistent : il y a peu d’études en terrain non plat, ou dans des zones recevant d’importantes précipitations, ou encore avec des mesures à des échelles spatiales variées, et encore moins des combinaisons de ces trois possibilités. Le principal but de cette thèse est d’attaquer ces lacunes de front en offrant l’analyse du bilan d’énergie et de l’évapotranspiration d’une forêt boréale humide couvrant une topographie prononcée, et ce à plusieurs échelles spatiales (point : ~m²; locale : ~ha; régionale : ~km²). Les résultats sont principalement basés sur une campagne de mesures ayant cours à la forêt Montmorency de l’Université Laval, à 80 km au nord de Québec, Canada. La forêt est une sapinière à bouleau blanc avec des arbres à divers degrés de maturité. Là, deux tours à flux mesurant tous les termes du bilan d’énergie sont installés depuis l’automne 2015. Trois objectifs spécifiques sont associés à trois échelles spatiales de mesure ou de modélisation dans un gradient allant de l’échelle ponctuelle vers l’échelle régionale. Dans un premier objectif, l’hétérogénéité spatiale du couvert forestier est caractérisée par des mesures de rayonnement solaire sous-canopée. Ensuite, l’évaluation de la densité de végétation permet de paramétrer un schéma de surface pour obtenir la variabilité de l’évapotranspiration et de ses composantes. Les résultats montrent que même si la transmission du rayonnement est très variable de point en point (entre 7% et 69% sur toute la saison), une moyenne spatiale à l’échelle locale représente bien la zone. Les résultats de modélisation indiquent qu’une forêt plus dense cause légèrement plus d’évapotranspiration totale, car elle évapore plus de précipitations interceptées et transpire plus. Une forêt plus dense évapore toutefois moins d’eau au sol, ce qui peut mener à une humidité du sol accrue dans des conditions de sécheresse momentanée. / Dans le deuxième objectif, l’impact de fortes précipitations sur le bilan d’énergie à l’échelle locale et l’évapotranspiration en forêt boréale est évalué. Pour ce faire, le site principal de la forêt Montmorency est d’abord comparé avec 13 sites en forêt boréale dans le monde sur la base du bilan d’énergie et de l’évapotranspiration. La forêt Montmorency est le site qui reçoit le plus de précipitations avec ~1600 mm a⁻¹. Pour tous les sites, la précipitation reçue est liée à l’évapotranspiration annuelle, et c’est aussi le site principal qui a la plus forte évapotranspiration, avec ~550 mm a⁻¹. Grâce à des mesures précises des débits sortants du bassin versant de 3.5 km² contenant les sites de mesure, le bilan hydrique est clairement établi : l’eau excédentaire provenant des précipitations est principalement évacuée par des débits sortants dans les cours d’eau du bassin versant, à une hauteur de ~1050 mm a⁻¹. Pour le troisième objectif, la méthode de la scintillométrie à deux longueurs d’onde est testée sur le site d’étude et ses mesures du bilan d’énergie à l’échelle régionale sont comparées à celles à l’échelle locale. Les scintillomètres sont installés à travers une vallée où est également présente une des deux tours à flux. Les faisceaux électromagnétiques parcourent 1347 m à une hauteur variant entre 5 et 100 m et une hauteur efficace de 88 m. Les résultats montrent que les deux montages expérimentaux ont une faible concordance au niveau des paramètres de structure météorologiques, mais une concordance plus qu’acceptable au niveau des flux turbulents. Pour ces derniers, la corrélation entre les scintillomètres et la tour à flux est optimale lorsque les faisceaux électromagnétiques sont entièrement inclus dans la couche de surface atmosphérique. Cependant, comme la hauteur des faisceaux est hautement variable, ceux-ci se retrouvent la plupart du temps en partie dans la couche de surface atmosphérique, ce qui mène à une corrélation tout de même acceptable dans ces circonstances. Néanmoins, les mesures des scintillomètres sont souvent de qualité douteuse lors des périodes nocturnes et lorsque l’atmosphère est stable. En bref, la forêt boréale étudiée exhibe un bilan d’énergie et une évapotranspiration significativement différents d’autres sites dans des biomes semblables recensés dans la littérature. Cette thèse apporte des précisions importantes sur ce type d’environnement. De plus, la thèse offre des outils méthodologiques rigoureux pour évaluer le bilan d’énergie à diverses échelles spatiales et élabore sur le passage entre ces échelles, une contribution à ne pas négliger pour les modélisateurs hydrologiques et du climat au Canada et dans le monde. / For the third objective, the two-wavelength scintillometry method is evaluated at the study site and its regional energy balance measurements are compared to those at the local scale. The scintillometers are installed across a valley where one of the two flux towers is localized. The scintillometers’ electromagnetic beams travel 1347 m at a height varying between 5 and 100 m and an effective height of 88 m. The results show that the two experimental systems have a low agreement in terms of the meteorological structure parameters, but a more than acceptable agreement for the turbulent fluxes. For the latter, the correlation between scintillometers and flux tower is optimal when the electromagnetic beams are entirely included in the atmospheric surface layer. However, since the beam height is highly variable, they are more often than not partially present in the atmospheric surface layer anyway, which leads to a correlation that is still acceptable in these circumstances. However, measurements of scintillometers are often unrealistic during nocturnal periods and when the atmosphere is stable. In short, the studied boreal forest exhibits an energy balance and evapotranspiration significantly different from other sites in similar biomes referenced in the literature. This thesis provides important details on this type of environment. In addition, the thesis offers rigorous methodological tools to assess the energy balance at various spatial scales and elaborates on the possibility of upscaling and/or downscaling results, a contribution not to be overlooked for hydrological and climate modelers in Canada and around the world. / The boreal forest covers 30% of Canada's surface and 14% of the earth's land surface. Climate change will severely affect it, and these ecosystems will in turn impact climate and global hydrology with significant exchanges of water, energy and carbon between the soil and the atmosphere. It is now crucial to understand the surface energy balance of this biome to effectively predict its behavior and evolution in a changing climate. Many studies have analyzed the energy balance of the boreal forest, but significant gaps remain: there are little studies in non-flat terrain, or in areas receiving significant rainfall, or with measurements at various spatial scales, let alone combinations of these three possibilities. The main aim of this thesis is to fill these gaps with a rigorous analysis of the energy balance and evapotranspiration of a boreal forest covering a pronounced topography, and this at several spatial scales (point: ~m², local: ~ha, regional: ~km²). The results are mainly based on a measurement campaign taking place at the Montmorency Forest of Université Laval, 80 km north of Québec, Canada. The forest is a balsam fir – white birch forest with trees of varying degrees of maturity. There, two flux towers are measuring all the energy balance terms since autumn 2015. Three specific objectives are associated with three spatial scales of measurement or modeling in a gradient from the point scale to the regional scale. In a first objective, the spatial heterogeneity of the forest cover is characterized by sub-canopy solar radiation measurements. Then, the vegetation density evaluation makes it possible to parameterize a land-surface scheme to obtain the variability of the evapotranspiration and its components. The results show that even though the transmission of radiation is highly variable from point to point (seasonal average between 7% and 69%), a spatial average at the local scale represents the area quite well. Modeling results indicate that a denser forest causes slightly more total evapotranspiration because it evaporates more intercepted precipitation and generates more transpiration. A denser forest, however, evaporates less water on the ground, which can lead to increased soil moisture under conditions of momentary drought. In the second objective, the impact of heavy rainfall on the local energy balance and evapotranspiration in the boreal forest is evaluated. To do this, the main site of Montmorency Forest is first compared with 13 boreal forest sites around the world on the basis of energy balance and evapotranspiration. The Montmorency Forest is the site receiving the most rainfall with ~1600 mm y⁻¹. For all sites, the precipitation received is positively related to annual evapotranspiration, which means the main site has the highest evapotranspiration rates, with ~550 mm y⁻¹. With accurate measurements of the outflow from the 3.5 km² watershed containing the Montmorency Forest measurement sites, the water balance is clearly established: excess water from precipitation is mainly discharged through outflows of the watershed, to an extent of ~1050 mm y⁻¹.

Cette étude visait à évaluer le potentiel de différentes stratégies d'aménagement forestier à réduire les émissions de CO₂ vers l'atmosphère. Une étude de cas a été réalisée au Québec, à la Forêt Montmorency, une sapinière boréale de l'est du Canada. Différents scénarios avec des variations dans les volumes récoltés ainsi que dans l'utilisation de la coupe partielle et de la plantation ont été modélisés afin d'évaluer les flux de carbone de l'écosystème forestier et des produits du bois récoltés (système Forêt-Produits). Nos résultats ont montré qu'à court (10 à 20 ans) et moyen terme (20 à 50 ans), une réduction des niveaux de récolte permet d'augmenter de manière importante le puits de carbone en forêt. La coupe partielle et la plantation sont des pratiques permettant d'augmenter la séquestration de carbone en forêt et réduire les émissions de CO₂ vers l'atmosphère. À long terme (plus de 50 ans), les stratégies de conservation de la forêt entrainent une séquestration moindre en forêt en raison d'une productivité forestière moindre. Les importantes émissions de gaz à effet de serre (GES) associées aux produits du bois suggèrent qu'une réduction des niveaux de récolte est souhaitable bien que cela peut réduire la séquestration à long terme en forêt. Les analyses de sensibilité ont montré qu'améliorer l'efficacité des scieries doit être une priorité; augmenter la proportion de produits du bois à longue durée de vie peut fortement réduire les émissions de GES. Ces analyses ont aussi révélé que les distances de transport entre la forêt et les usines de transformation ont un impact marginal sur les émissions totales du système Forêt-Produits. Notre étude souligne que les caractéristiques actuelles de la forêt ont un impact important sur les résultats. La poursuite de ce projet sur des forêts matures et avec l'inclusion des perturbations naturelles pourrait augmenter l'applicabilité des résultats à la forêt boréale du Québec. Les étapes suivantes devraient aussi inclure une analyse financière des différentes actions testées afin de fournir des estimations de coût d'atténuation par tonne de CO₂ évitée.

Les échanges de carbone sous forme de CO2 entre l’atmosphère et un parterre de coupe forestière situé en forêt boréale québécoise, le site HBS00 du réseau de recherche Fluxnet-Canada, ont été étudiés à l’aide de la technique de covariance de turbulences pendant une durée d’un an avant l’application d’un traitement de scarifiage et un an après le traitement. Les émissions de carbone ont augmenté suite au scarifiage, passant de 111 à 175 g m-2 an-1, en raison de la destruction d’une partie de la végétation vivante présente sur le site. Le taux de respiration de l’écosystème a peu varié. Les échanges de carbone étaient aussi influencés par les conditions environnementales. Une analyse des résidus des courbes de réponse à la lumière a démontré qu’avant le scarifiage le contenu en eau du sol était, après la lumière, le facteur ayant le plus d’influence sur les flux de carbone. Suite au scarifiage, le déficit de pression de vapeur était le deuxième plus important facteur. / CO2 fluxes between the atmosphere and a recently-harvested site located in Québec’s boreal forest, Fluxnet-Canada Research Network’s HBS00 site, were studied using the eddy covariance technique for one year before application of a scarification treatment and one year after treatment. Carbon emissions were greater after scarification, rising from 111 to 175 g m-2 year-1, because of the destruction of part of the living aboveground vegetation on the site. Ecosystem respiration rates showed little variation between years. Carbon fluxes were also influenced by environmental conditions. Analysis of the residuals of the light response curves indicated that before scarification soil water content was, after light, the factor having the most influence on carbon fluxes. Following scarification, water vapor pressure deficit was the second most important factor.

Chaque année en forêt boréale, les feux génèrent de grandes quantités d’arbres morts au Québec. Considérés comme une perte de revenu potentiel pour l'économie, le gouvernement demande qu'une partie de ces arbres soit récupérée. C'est d'ailleurs une pratique connaissant une tendance à la hausse au niveau mondial. Par contre, la récupération de ce bois est régie par diverses contraintes, dont la rentabilité des opérations et le respect des normes d'aménagement forestier écosystémique (AFE) visant la conservation de la biodiversité associée aux forêts brûlées. La mise en application de l'AFE nécessite de connaître l'impact du feu sur la forêt et ce de façon spatialement explicite. Dans cette optique, nous avons d’abord évalué la sévérité du feu sur le terrain dans 60 sites d’études répartis à travers cinq brûlis. Nous avons ensuite évalué le potentiel du « differenced Normalized Burn Ratio » (dNBR), une méthode de télédétection développée par des chercheurs américains pour estimer la sévérité du feu, à offrir une représentation fidèle des conditions de terrain. Les résultats positifs de cette étape nous ont permis de considérer le dNBR pour bonifier les outils d’aménagement utilisés en forêts brûlées. Du point de vue de la rentabilité de la récupération, nous avons utilisé le dNBR pour prédire la densité des attaques de Monochamus spp. (Coleoptera: Cerambycidae), qui constituent une source importante de dégradation de la qualité du bois et incidemment de sa valeur. Les connaissances acquises sur l’écologie des Monochamus spp. et les modèles établis permettent de prédire les niveaux d’attaques de ces insectes en fonction de l’essence, du diamètre des tiges et de la sévérité du feu (dNBR). Ensuite, suivant le cadre de l'AFE, nous avons cherché à identifier les forêts à haute valeur de conservation pour la biodiversité, en utilisant les coléoptères saproxyliques comme groupe indicateur, et les variables clés que sont l’essence, la dimension des arbres et la sévérité du feu (dNBR). Cela nous a permis d’identifier six groupes d’espèces écologiquement liées, desquels nous avons identifié trois groupes ayant un fort lien avec l'habitat brûlé. Puisque ces trois groupes contiennent des espèces associées aux brûlis et qu'elles sont liées à des habitats prisés par la récupération, comme le pin gris et les tiges de gros diamètres, ces espèces pourraient être négativement affectées par la récupération. Les résultats de nos travaux, grâce à l'utilisation d'un indicateur spectral de la sévérité du feu (dNBR) dans les outils d'aménagement, rendront possible l'optimisation de la récupération après feu, tant des points de vue économique que de la conservation, et ce dans le respect de l'AFE. / Each year in the boreal forest, wildfires generate large amounts of dead trees in Quebec. Considered a potential loss of revenue for the economy, the government asks that a part of those trees is salvaged. This is also a practice experiencing a rising trend worldwide. On the other hand, post-fire salvage logging is governed by various constraints, concerning both the profitability of operations and compliance with the standards of the forest ecosystem management (FEM) aiming at conserving the biodiversity associated with burned forests. The implementation of FEM requires knowledge on the impact that fire has on the forest in a spatially explicit manner. In this light, we first evaluated on site burn severity for 60 study sites distributed accross 5 burns. We then assessed the ability of the differenced Normalized Burn Ratio (dNBR), a remote sensing method developed by US researchers to estimate burn severity, at providing an accurate representation of the terrain conditions. The positive results of this step allowed us to consider the dNBR improve management tools of burned forests. From the viewpoint of the profitability of salvage logging, we then evaluated the density of Monochamus spp. (Coleoptera: Cerambycidae) attacks, which constitute an important source of quality degradation of wood and incidentally their value. The knowledge acquired on the ecology of Monochamus spp. and established models predict the levels of these insects attacks based on tree species, stem diameter and burn severity (dNBR). Thirdly, following part of the FEM, we sought to identify high conservation value stands for biodiversity, using saproxylic beetles as an indicator group, and key variables that are tree species and diameter, as well as burn severity (dNBR). This allowed us to identify six groups of ecologically related species, of which, we identified three groups having a strong association with the burned habitat. Since these three groups contain species associated to burns, that are linked to habitats often salvaged such as jack pine and large diameters, they may be adversely affected by salvage logging. The results of our work, by using a spectral index of burn severity (dNBR) in management tools, make possible the optimization of post-fire salvage logging, from both the economic and conservation points of view, in compliance with the FEM.

Au nord-est de l'Amérique du Nord, les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette (TBE) constituent une perturbation naturelle majeure de la forêt boréale et jouent un rôle important dans la dynamique forestière(croissance et mortalité des arbres attaqués, structure d'âge et de composition, succession écologique, etc.). Bien qu'il soit reconnu que les épidémies d'insectes ont un impact considérable sur le bilan de carbone (C), peu d'études se sont intéressées aux effets de la TBE sur les stocks et la dynamique du C forestier. À notre connaissance, ce travail est le premier à se pencher sur le sujet en employant des données empiriques à long terme, soit celles des placettes-échantillons permanentes. Les trajectoires de C ligneux aérien pendant et après l'épidémie des années 1970-1980 ont été observées dans trois zones bioclimatiques et ont été largement influencées par la sévérité de l'épidémie. Dans les sites légèrement attaqués, le signal de la TBE a été très discret. Dans les sites sévèrement attaqués de la sapinière à bouleau jaune, de la sapinière à bouleau blanc et de la pessière à mousses, les changements de C vivant à court terme (0 à ~15 ans) ont été respectivement de -11,9 t C ha⁻¹, -16,8 t C ha⁻¹ et -17,2 t C ha⁻¹. À long terme (~15 à ~50 ans), la reconstitution du stock de C vivant a surtout été assurée par le recrutement de nouveaux individus. À la fin de la période d'étude, la majorité des sites sévèrement attaqués des sapinières avaient dépassé leur stock de C vivant pré-épidémique, ce qui n'était pas le cas dans la pessière. Cette étude présente les premiers résultats issus de données empiriques à long terme quant aux effets de la TBE sur le C forestier, ce qui permettra de raffiner les modèles de la dynamique du C forestier. / In northeastern North America, spruce budworm (SBW) outbreaks are a major natural disturbance of the boreal forest and play an important role in forest dynamics (growth and mortality of attacked trees, age and composition structure, ecological succession, etc.). Although it is recognized that insect outbreaks have a significant impact on the carbon (C) budget, few studies have examined the effects of SBW on forest C stocks and dynamics. To our knowledge, this is the first study to address this issue using long-term empirical data, namely permanent sample plots data collected since the early 1970s. Trajectories of aboveground woody C during and after the1970s-1980s outbreak were observed in three bioclimatic zones and were largely influenced by outbreak severity. In lightly affected sites, the SBW signal was very subtle. In severely affected sites of the balsam fir-yellow birch, balsam fir-white birch, and black spruce-feathermoss zones, short-term (0 to ~15 years) changes in live C were -11.9 t C ha⁻¹, -16.8 t C ha⁻¹, and -17.2 t C ha⁻¹, respectively. In the long term (~15 to ~50 years), recovery of the live C stock was achieved primarily through the recruitment of new stems. By the end of the study period (~50 years), most high-severity sites in the two balsam fir zones had exceeded their pre-outbreak live C stock, which was not the case in the black spruce-feathermoss zone. This study provides the first long-term empirical data on the effects of SBW on forest C, which will help refine models of forest C dynamics.

Dans un contexte d’aménagement forestier, la dynamique spatio-temporelle des habitats est susceptible d'isoler les oiseaux nicheurs durant des périodes de plusieurs années, exerçant une pression pour une grande mobilité chez les oiseaux en dispersion. Les grandes distances migratoires de certaines espèces s'ajoutent aux pressions favorisant la mobilité. Par contre, les déplacements dans un feuillage dense peuvent imposer de fortes contraintes aux attributs conférant une grande mobilité aux oiseaux. Du point de vue de la conservation, il serait très utile de prévoir la réponse des différentes espèces d'oiseaux à la fragmentation de leur habitat, à partir de leurs traits écologiques. La morphologie des ailes d’oiseau, notamment la projection des rémiges primaires, est un indicateur clé de mobilité, et pourrait donc servir à de telles prédictions. Malgré les contraintes aérodynamiques, la projection primaire varie considérablement d’une espèce à l’autre. Afin de mieux comprendre les facteurs déterminant cette diversité, j’ai mesuré les ailes de 1017 spécimens vivants de 22 espèces d’oiseaux à la Forêt Montmorency (Québec) en 2013 et 2014. Conformément à mes prédictions, les espèces d’oiseaux dont la projection des primaires était plus longue migrent sur de plus longues distances et vivent dans des habitats ayant un faible indice de densité végétale. Par contre, je n'ai trouvé aucun lien entre la densité moyenne des populations en nidification, un indicateur d'isolement, et la morphologie des ailes. Ces résultats suggèrent que les réponses variées des oiseaux forestiers face à la fragmentation de leurs habitats seraient difficilement prévisibles par la morphologie liée au vol. Mots clés : fragmentation d’habitat, isolement de l’habitat, morphologie des ailes, écomorphologie, distance migratoire, densité de végétation. / In a forest management context, spatiotemporal dynamics of habitats may isolate nesting birds for several years, thus favoring individuals with greater mobility during dispersal. Great migration distances in some species add to the factors selecting for greater mobility. However, high foliage density may exert a negative influence on morphological attributes conferring great mobility. It would be useful from a conservation perspective, to predict responses of different species to habitat fragmentation based on their traits. Wing morphology, particularly the projection of primary flight feathers, is a key indicator of mobility, and could help such predictions. Despite strong aerodynamic constraints, primary projection varies considerably among species. To better understand factors leading to interspecific differences in mobility, I measured the wings of 1017 live birds of 22 species in 2013 and 2014. Bird species that had a longer primary projection migrate over long distances and are tended to live in habitats with low density index, in accordance to our predictions. However, I found no link between the mean breeding population density, an indicator of isolation, and primary projection. Those results suggest that the varied responses of forest birds to habitat fragmentation would be difficult to forecast based on wing morphology. Keywords: habitat fragmentation, isolation of habitat, wing morphology, trait-based ecology, migration distance, vegetation density.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Devant l'urgence climatique, l'aménagement forestier peut contribuer à la lutte contre les changements climatiques, notamment par la production de produits du bois qui stockent du carbone hors de l'atmosphère pendant de longues périodes en substituant par le fait même des matériaux plus polluants. La coupe partielle, un procédé sylvicole qui tarde à être utilisé plus largement au Québec, fait tranquillement ses preuves en forêt boréale quant à son potentiel pour l'adaptation et l'atténuation des changements climatiques. Le but de ce mémoire était d'évaluer la capacité à créer des produits du bois de haute valeur et de longue durée de vie de deux types de coupe partielle en forêt boréale. Plus spécifiquement, le but était de comparer l'effet de la coupe progressive irrégulière à couvert permanent et de l'éclaircie commerciale sur le potentiel de croissance des arbres résiduels et leur rendement en produits du sciage et ce, par rapport au scénario de référence de la coupe totale. En utilisant la Forêt Montmorency comme étude de cas, le modèle 3-PG a été utilisé pour simuler la croissance et la coupe de peuplements monospécifiques de sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill) et d'épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss). Grâce à StatSAW, l'assortiment de produits du bois issu des récoltes a été établi selon les différents traitements de récolte. Les résultats les plus marquants ont été observés sur le diamètre quadratique des tiges résiduelles. Pour le sapin baumier, des gains de 1,9, 2,5 et 3,3 cm ont été observés lors de la coupe finale à 70 ans pour les peuplements ayant subi à 30 ans des éclaircies commerciales de 25%, 33% et 40% de la surface terrière respectivement, par rapport à des peuplements non traités. Pour des peuplements soumis à la coupe progressive irrégulière à couvert permanent, un gain de 5,6 et 3,3 cm a été observé comparativement au contrôle à 70 et 90 ans. Pour l'épinette blanche, des gains de 1,8, 2,5 et 3,2 cm ont été observés pour l'éclaircie commerciale à 25%, 33% et 40% respectivement. Pour la coupe progressive irrégulière à couvert permanent, un gain de 5,1 et 3,6 cm a été observé comparativement au contrôle à 70 et 90 ans. Malgré les gains significatifs en diamètre chez les deux essences, l'assortiment de produits du bois cumulatif des scénarios avec éclaircie commerciale à la suite de la coupe finale à 70 ans ne s'est pas distingué du scénario de référence de la coupe totale (sans éclaircie). Cependant, dans une perspective de récolte à perpétuité, la coupe progressive irrégulière à couvert permanent a démontré le meilleur potentiel de génération de produits du bois de grandes dimensions pouvant stocker du carbone sur de longues périodes. En effet, la transition vers une structure de peuplement irrégulière, complétée à 90 ans, devrait permettre des coupes subséquentes qui affichent les meilleures proportions de sciage, avec les dimensions de produits les plus grandes ayant un fort potentiel d'utilisation en construction, où les meilleurs temps de demi-vie sont observés. Dans l'optique de mieux établir le potentiel des coupes partielles à lutter contre les changements climatiques, un bilan carbone complet serait nécessaire, en incluant l'ensemble de la dynamique du carbone de l'écosystème et des produits du bois. Également, il serait nécessaire d'évaluer l'impact de perturbations naturelles, comme la tordeuse des bourgeons d'épinettes, sur les peuplements issus de ce type de coupe. Somme toute, les résultats suggèrent que les coupes partielles, notamment celles faisant partie d'un système de récolte à couvert permanent, ont un fort potentiel de lutte contre les changements climatiques. / In the face of the climate emergency, forest management can contribute to the fight against climate change, notably through the production of wood products that sequester carbon out of the atmosphere for long periods of time, thereby substituting more polluting materials. Partial cutting, a silvicultural process that has been slow to be used more widely in Quebec, is gradually proving its potential in the boreal forest for adaptation and mitigation of climate change. The purpose of this thesis was to evaluate the performance of two types of partial cutting to create high quality wood products with long half-life cycle in the boreal forest. More specifically, the goal was to compare the effect of continuous cover irregular shelterwood and commercial thinning on growth potential of residual stems and wood product yield compared to the control scenario of clearcutting only. Using the Montmorency Forest as a case study, the 3-PG model was used to simulate the growth and harvesting of monospecific stands of balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill) and white spruce (Picea glauca (Moench) Voss). Using StatSAW, the assortment of wood products from harvests was estimated for the different treatments. The most striking results were observed on the quadratic diameter of residual stems. For balsam fir, a gain of 1.9, 2.5 and 3.3 cm was observed following commercial thinning of 25%, 33% and 40% of the basal area respectively. For stands submitted to the continuous cover system, a gain of 5.6 and 3.3 cm was observed compared to the control at 70 and 90 years. For white spruce, a gain of 1.8, 2.5 and 3.2 cm was observed for the commercial thinning at 25%, 33% and 40% respectively. For the continuous cover, a gain of 5.1 and 3.6 cm was observed compared to the control (clearcut only) at 70 and 90 years. Despite the significant gains in diameter in both species, the cumulative assortment of products of the commercial thinning at the final cut of 70 years did not differ from the reference of clearcutting (without thinning). However, from a perpetual harvesting perspective, continuous cover irregular shelterwood showed the best potential for generating larger-sized wood products that can store carbon over long periods. The last harvest, which would be repeated in subsequent cuts, shows the highest sawnwood proportions, with the largest product sizes having high potential for construction use, where the longest half-life times are observed. To better establish the potential of partial cuts to address climate change, a full carbon budget would be required, including the carbon dynamics in ecosystems and wood products. Also, it would be necessary to evaluate the impact of natural disturbances, such as the spruce budworm, on stands treated by this type of harvesting. In conclusion, the results suggest that partial cuts, particularly when included in a continuous cover harvest system, have a strong potential to contribute to climate change mitigation.

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.

Cette étude vise à déterminer l'impact de quatre traitements sylvicoles (CPRS, CPPTM et 2 types de coupes de jardinage) sur la diversité et l'abondance des coléoptères en forêt boréale irrégulière. Un dispositif d'échantillonnage a été déployé dans 4 blocs expérimentaux du 5 juin au 22 août 2007 et a permis de capturer 26 906 coléoptères regroupant 407 taxons de coléoptères répartis au sein de 52 familles distinctes. Les résultats montrent que la CPRS et la CPPTM modifient davantage la structure et la composition des communautés de coléoptères retrouvées dans l'aire d'étude que les coupes de jardinage. L'ouverture du milieu de même que les débris ligneux au sol et sur pied semblent des facteurs déterminants dans l'établissement de plusieurs espèces saproxyliques et non-saproxyliques. Les coupes de jardinage permettent le maintien des communautés étudiées; ces traitements sylvicoles s'inscrivent bien dans une perspective d'aménagement écosystémique et durable de la forêt boréale irrégulière.

Jusqu’à présent, l’écologie des chauves-souris en forêt boréale n’était pas étudiée au Québec. La petite chauve-souris brune (Myotis lucifugus) et la chauve-souris nordique (Myotis septentrionalis) nichent dans des arbres en été et pourraient être affectées par les aménagements sylvicoles en forêt boréale. Mon premier objectif était de trouver dans la littérature les principales variables impliquées dans la sélection des arbres gîtes des chauves-souris cavicoles. Mon second objectif était de trouver les variables impliquées dans la sélection des arbres gîtes des espèces du genre Myotis en forêt boréale aménagée. Mon troisième objectif était de déterminer la proportion et la répartition spatiale des habitats diurnes potentiels à travers la partie méridionale du massif des Laurentides. Ma synthèse quantitative se base sur 34 études réalisées en Amérique du Nord. Le diamètre des arbres apparaissait comme étant un élément clé à considérer dans la sélection des arbres gîtes des chauves-souris cavicoles, particulièrement à des latitudes nordiques. J’ai suivi par télémétrie 22 chauves-souris mâles capturées dans différents secteurs de la forêt Montmorency (Québec, Canada). J’ai comparé les arbres et les peuplements sélectionnés par les chauves-souris à des points aléatoires pour évaluer la sélection des arbres gîtes. Les chicots avec un stade intermédiaire de détérioration étaient principalement sélectionnés. Le diamètre et la hauteur des arbres, l’ouverture de la canopée et la densité de chicots étaient les variables les plus importantes à considérer dans la sapinière (Abies balsamea) à bouleau blanc (Betula papyrifera) de l’Est-du-Québec. J’ai utilisé ces résultats pour générer des cartes d’habitat diurne potentiel des espèces du genre Myotis à travers la partie méridionale du massif des Laurentides. Les sommets avaient un moindre potentiel pour les chauves-souris du genre Myotis. La sapinière à bouleau blanc apparaissait plus propice pour la chauve-souris nordique, comparée à la petite chauve-souris brune. Favoriser ou maintenir des arbres de gros diamètre et des îlots de végétation de 0,1 hectare comprenant un minimum de 10 chicots devrait préserver les arbres gîtes des espèces du genre Myotis en forêt boréale aménagée du Québec. Augmenter la proportion de parcelles résiduelles surannées permettrait de préserver les habitats diurnes potentiels des chauves-souris du genre Myotis à travers la partie méridionale du massif des Laurentides. / Until now, the ecology of bats in boreal forest was not studied in Quebec. Little brown bats (Myotis lucifugus) and northern long-eared bats (Myotis septentrionalis) roost in trees during summer and might be affected by logging in boreal forest. My first objective was to find in the literature the main variables implicated in roost selection by cavity-roosting bats in North America. My second objective was to find the variables implicated in roost selection by Myotis species in a managed boreal forest. My third objective was to determine the spatial distribution and proportion of potential roosting habitats over the southern part of the Laurentian Highlands. My quantitative synthesis was based on 34 studies performed in North America. Tree diameter appeared to be a key element to consider in roost selection by cavity-roosting bats in North America, especially in Nordic latitudes. I monitored by telemetry 22 male bats captured in various sectors of the Montmorency forest (Quebec, Canada). I compared trees and stands selected by bats to random points to evaluate roost selection. Snags with an intermediate decay stage were mainly selected. Tree diameter and tree height, canopy opening and snag density were the most important variables to consider in the eastern balsam fir (Abies balsamea)-paper birch (Betula papyrifera) forest of Quebec. I used these results to generate roosting habitat suitability maps of Myotis species over the southern part of the Laurentian Highlands. Summits seemed to have a low potential for Myotis species. The balsam fir-white birch forest appeared more suitable for the northern long-eared bat, compared to the little brown bat. Promoting or maintaining large diameter trees and vegetation clusters of 0.1 hectares containing a minimum of 10 snags should preserve roosts of Myotis species in the managed boreal forest of Quebec. Increase the proportion of residual patches of old-growth forest should preserve suitable roosting habitats for Myotis species over the southern part of the Laurentian Highlands.