Depuis quelques décennies, les lacs de villégiature au Québec sont exposés à une problématique de transport de sédiments. De nombreuses sources de sédiments peuvent participer à ces apports vers les plans d’eau. Dans le cadre de ce projet de recherche, en collaboration avec la municipalité d’Adstock, les objectifs sont d’identifier la source principale de sédiments qui envase le lac à la Truite et d’élaborer une méthodologie d’implantation de solutions de gestion des eaux pluviales spécifiques au bassin versant à l’étude, permettant de restreindre ce transport de sédiments. Cette implantation doit considérer les contraintes socio-économiques et légales auxquelles la municipalité est confrontée. La source principale de sédiments provient du revêtement de la chaussée du chemin J.-E. Fortin (chemin non pavé, ceinturant la majorité du périmètre du lac). Les résultats démontrent, en effet, des concentrations pondérées par les niveaux d’eau presque deux fois plus élevées pour les sous-bassins versants (SBV) de faible pente et de faible superficie (SBV 7 et 17), attribuables à un impact plus important du lessivage du revêtement sur le ruissellement par rapport à celui provenant du cours d’eau forestier que pour les SBV ayant une superficie et une pente supérieures (SBV 15 et 24). Ces derniers SBV diluent davantage les apports en sédiments de la chaussée malgré un taux d’érosion du couvert forestier plus élevé, confirmant l’impact considérable du chemin sur ces concentrations pondérées. Un autre indice permet d’attester l’influence du ruissellement du revêtement sur la qualité de l’eau des affluents au lac, soit la comparaison entre les concentrations en matières en suspension (MES) (récoltées lors de l’événement du 8-9 août 2018) d’un point d’échantillonnage situé en amont de la chaussée et d’un autre situé en aval du chemin, considérant à la fois le ruissellement du chemin et celui du cours d’eau en forêt. Les résultats démontrent une augmentation de 48 % des concentrations pour le SBV 15 et de 117 % pour le SBV 17 entre les deux points d’échantillonnage. Les observations sur le terrain pendant les événements pluvieux témoignent également d’une forte turbidité provenant du drainage du chemin. Les solutions proposées ciblent le drainage du chemin J.-E. Fortin et la protection des pentes sensibles à l’érosion. Des solutions de gestion des eaux pluviales pourraient également être appliquées à l’ensemble du bassin versant, permettant de diminuer les débits de pointe des SBV critiques pouvant accentuer l’érosion des cours d’eau forestiers, de l’infrastructure routière et des affluents au lac.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le lac Saint-Point, situé dans la Haute Chaîne du Jura (à proximité de Pontarlier) constitue l'un des systèmes lacustres naturels les plus importants de France. Une campagne de forage (2005) a permis l'extraction d'une séquence continue de 12,5 m dans sa partie profonde. La chronologie de cette séquence, basée sur diverses méthodes de datation (datations radiocarbone, téphrochronologie...), couvre une période s'étendant du Tardiglaciaire à l'actuel. L'approche multi-paramètres de cette séquence consiste en une caractérisation des fractions inorganiques (minéralogie, géochimie des éléments majeurs, granulométrie, assemblages d'ostracodes) et organiques (teneurs en carbone organique, pollen). La comparaison de l'évolution des différents marqueurs dans les différents compartiments du système (sols, végétation, colonne d'eau) souligne différentes périodes d'évolution sous l'influence des forçages climatiques et anthropiques. Ainsi, la séquence se compose de deux ensembles sédimentaires distincts, associés au Tardiglaciaire d'une part (environ 18 500 à 11 300 cal BP), et à l'Holocène d'autre part (environ 11 300 cal BP à l'actuel). Cette bipartition est la conséquence d'une explosion de la production authigène, au début de l'Holocène, et de l'évolution de la pédogénèse, associée à la mise en place d'une forêt (de type chênaie-mixte) sur le bassin versant. Cette évolution du système correspond à l'Optimum holocène. Une nouvelle transition apparaît à 6 300 cal BP. Cette transition marque le passage depuis l'Optimum holocène vers le Néoglaciaire, sous l'influence du forçage orbital. Le couvert végétal évolue alors vers une hêtraie-sapinière, entraînant une modification des sols et de leur érodabilité. Malgré l'observation d'indices polliniques d'anthropisation ténus à partir de 7 200 cal BP, l'impact anthropique sur la réponse sédimentaire ne semble discernable qu'à partir de 2 600 cal BP. Il revêt deux formes distinctes. De 2 600 cal BP à 1 200 cal BP, les activités agricoles (céréales) génèrent une accentuation du détritisme global. A partir de 1 200 cal BP, une décroissance des flux silicatés, contemporaine d'une accentuation des indices polliniques d'anthropisation, serait la conséquence d'une évolution des pratiques agricoles vers un pastoralisme dominant.

Trois principaux complexes ophiolitiques sont connus dans les Appalaches du Sud du Québec: Thetford Mines, Asbestos et Mont Orford. Cependant, une ophiolite a été nouvellement recensée au NNE du complexe ophiolitique du Mont Orford et au sud de celui d'Asbestos; l'ophiolite du Lac Brompton. Celle-ci était autrefois décrite comme étant un mélange ophiolitique faisant partie du complexe ophiolitique du Mont Orford et nommée le Mélange du Lac Montjoie. Les travaux de ce mémoire, basés sur une cartographie détaillée des roches ultramafiques et des roches adjacentes démontrent plutôt que le Mélange du Lac Montjoie est une ophiolite démembrée mais bien préservée. Des niveaux discontinus de roches métamorphiques de nature variée (métabasaltes et roches métasédimentaires) sont présents sur la bordure sud du Complexe ophiolitique du Lac Brompton. La déformation régionale de ce secteur est cependant complexe et issue d'une tectonique polyphasée tributaire des orogénies taconienne et acadienne. L'étude des roches métamorphiques démontre que: (1) Ces roches métamorphiques sont structuralement situées sous le Complexe ophiolitique du Lac Brompton et ont subi trois phases de déformation. (2) Ces roches ont été soumises à des conditions de pression et température du faciès amphibolite à albite-épidote jusqu'au faciès amphibolite. (3) Le protolithe des roches métavolcaniques correspond à deux types de basaltes: des basaltes alcalins de marge continentale, et des basaltes tholéiitiques de milieu transitionnel à océanique. Le protolithe des roches métasédimentaires est constitué de deux types de protolithes sédimentaires; les micaschistes correspondent à des grès et les roches métasédimentaires moins grossières à des phyllades. Cette séquence métamorphique est interprétée comme appartenant à une ou plusieurs écailles de la semelle dynamo-métamorphique de l'ophiolite du Lac Brompton. L'ophiolite du Lac Brompton est tronquée par une surface d'érosion qui atteint localement les roches métamorphiques sous-jacentes. Cette surface d'érosion est soulignée par la présence de conglomérats similaires à la brèche de Coleraine de la région de Thetford Mines. Cette surface d'érosion est aussi présente dans les ophiolites d'Asbestos et de Thetford Mines, démontrant qu'elle est issue d'une érosion à l'échelle régionale ayant exposé les unités les plus profondes des complexes ophiolitiques peu de temps après l'obduction de ces derniers. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Semelle métamorphique, Ophiolite, Obduction, Appalaches du sud du Québec, Lac Brompton.

Depuis les années 1990, les efflorescences de cyanobactéries se sont intensifiées durant une partie de l'été et de l'automne au lac Brome (Cantons de l'Est, Québec). Malheureusement, ces proliférations cyanobactériennes peuvent s'accompagner d'une production et d'une libération de toxines dans les écosystèmes affectés. Cependant, les conditions qui favorisent la formation de ces fleurs d'eau ne sont pas encore complètement clarifiées. Les objectifs principaux de cette étude était de montrer: 1/ le lien étroit qui existe entre les cellules de résistances présentent à la surface des sédiments et la formation des efflorescences pélagiques; 2/ utiliser les akinètes et les pigments fossiles comme « proxie » pour retracer l'historique des cyanobactéries depuis les premières années d'installation des colons dans la région d'étude; 3/ tenter de relier les fluctuations de l'abondance relative des cyanobactéries ayant la capacité de fixer l'azote atmosphérique (N₂), avec la variation relative des concentrations en éléments nutritifs (N et P), résultant en partie de l'eutrophisation de l'écosystème. Les résultats obtenus confirment qu'il y a présentement un problème de qualité de l'eau au lac Brome, lié à un développement massif de cyanobactéries potentiellement toxiques pendant la saison libre des glaces. Ce lac présente une succession d'efflorescences de cyanobactéries caractéristiques d'un milieu eutrophe, ayant la capacité de produire des akinètes et de fixer le N₂ (Anabaena sp. et Aphanizomenon sp.). Nous avons obtenu une relation significative entre l'abondance relative des akinètes dans les sédiments et la biomasse estimée des cyanobactéries grâce aux pigments fossiles (Canthaxanthine-akinètes : R² = 0.43, p=0,0016; Aphanizophyll-akinètes: R² = 0.71, p<0,0001l). Par ailleurs, cette étude suggère que la zone littorale tout comme la zone profonde peuvent contribuer à l'ensemencement de la colonne d'eau. Enfin, nous avons obtenu une concordance assez nette entre l'augmentation de l'abondance relative des cyanobactéries ayant la capacité de fixer le N₂, la diminution du ratio N/P (qui passe de 30 dans les années 1970 à 10 en 2005) et la diminution du ratio ¹⁵N/¹⁴N reflétant un accroissement des taux de fixation du N₂ dans l'écosystème. Le recoupement entre ces données suggère que les cyanobactéries ont en partie réussi à dominer l'assemblage phytoplanctonique grâce à leur capacité de fixer le N₂. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cyanobactéries, Paléopigments, Akinètes, Eutrophisation.

Ce mémoire vise à reconsidérer la gestion des ressources en eau qui s'opère actuellement sur le bassin versant de la rivière Matawin à travers la gestion des volumes d'eau du réservoir Taureau. Celle-ci, malgré les conséquences écologiques et l'évolution du cadre législatif québécois sur la question de la gestion de l'eau n'a jamais fait l'objet d'une réévaluation. La création du réservoir Taureau en 1930, et dont l'objectif immédiat est de fournir pendant la saison hivernale des volumes d'eau aux centrales situées en aval sur la rivière Saint-Maurice afin de répondre à la demande énergétique, a fortement modifié le régime hydrologique de la rivière, se caractérisant par une inversion de son régime. De plus, depuis quelques années, les rives du réservoir connaissent un développement des infrastructures récrérotouristiques, transformant ainsi le lieu en un espace de plus en plus attrayant pour les villégiateurs et touristes. En ce sens, le maintien de l'objectif premier de production énergétique peut apparaître comme un facteur limitant pour le secteur récréotouristique et pour l'intégrité écologique du cours d'eau. Le développement des connaissances en sciences de l'eau et plus précisément l'importance fondamentale de la variabilité du régime hydrologique dans l'espace et dans le temps amène à porter un nouveau regard sur les cours d'eau et leur écologie. L'aménagement des bassins versants, par la création de réservoirs, modifie cette variabilité naturelle des écoulements et par conséquent altère, à des degrés divers, l'intégrité écologique des cours d'eau. Mais face à la popularité envers les questions environnementales, l'introduction de nouveaux outils comme la gestion intégrée par bassin versant propose une nouvelle approche de gestion de l'eau non plus basée sur une démarche unique et sectorielle, mais plutôt concertée et inclusive prenant en compte, selon des critères écosystémiques, les multiples utilisations des ressources en eau. Le concept du développement durable, de par sa définition, devrait ainsi remplir parfaitement ses objectifs. C'est dans ce contexte que certaines recommandations pourront être proposées; entre autres une remontée des niveaux d'eau du réservoir plus précoce en hiver ou encore de consacrer directement une partie de la crue printanière. Cela modifiant ainsi les principes de gestion tels qu'ils sont établis pour le moment. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Régime hydrologique, Bassin versant, Gestion intégrée, Barrage Taureau, Rivière Matawin.

Les communautés autochtones et non autochtones de la région de Chibougamau s'inquiètent de la présence de mines sur le bassin versant de lacs fréquemment utilisés pour la pêche sportive et de subsistance. Cette étude concerne quatre lacs dont trois sont impactés par le lessivage de parcs à résidus issus de l'extraction industrielle de cuivre et de zinc. Cette recherche caractérise la pollution au mercure due à la biodisponibilité de cet élément et les risques de contamination des poissons. L'objectif est de différencier l'origine du Hg sédimentaire, entre le lessivage du bassin versant et celui des parcs à résidus, puis d'évaluer le potentiel de méthylation du Hg par rapport aux particularités biogéochimiques de ces milieux. Cette recherche utilise des indicateurs de géochimie inorganique (concentrations en métaux et métaux lourds, diffractométrie aux rayons X, granulométrie) de manière à caractériser l'intensité, l'extension géographique et l'évolution chronologique de la contamination des sédiments. Ces données sont complétées par des indicateurs organiques tels que le rapport (C/N)a et les biomarqueurs de la lignine pour caractériser le transfert de matière organique terrigène (MOT) depuis les bassins versants. Les différences observées dans la nature et l'origine de la matière organique terrigène permettent d'expliquer certaines variations des teneurs en mercure. Par ailleurs la caractérisation moléculaire de la MOT permet d'évaluer son état de dégradation. Ces nouvelles données sont mises en relation avec les teneurs en méthyle mercure afin d'expliquer dans une certaine mesure le potentiel de méthylation des milieux caractérisés. Il apparaît ainsi que des milieux situés à proximité des mines ont subi une contamination importante en Hg. Pourtant le potentiel de méthylation de ces milieux est moins élevé que celui des sédiments situés plus en aval, ayant reçu des apports en Hg moins importants. De la même façon des sédiments situés en dehors de toute influence minière ont des teneurs en Hg plus élevées que certains milieux proches des mines. Ces différences s'expliquent notamment par la quantité et la qualité de la MOT arrivant dans le système aquatique qui agit sur le métabolisme des bactéries méthylatrices.

Les réservoirs artificiels représentent environ 10% (en surface) de toutes les eaux continentales, cependant leur rôle dans les systèmes naturels demeure largement méconnu. Ceci est en partie dû au fait que ces systèmes sont difficilement classifiables; qu'ils soient temporaires ou permanents, naturels ou artificiels, ils peuvent ressembler aussi bien à des rivières qu'à des lacs et possèdent des gradients biophysicochimiques variés. Néanmoins, dans le contexte des changements climatiques, les études se multiplient afin d'élucider leur rôle possiblement important dans le transport et la transformation du carbone ainsi que dans les échanges avec le milieu terrestre et l'atmosphère. Ici nous présentons l'étude d'un jeune réservoir boréal au nord du Québec (Eastmain-l), en examinant deux aspects importants de ces processus biogéochimiques. La première unité est une évaluation des contributions relatives du benthos et de la colonne d'eau comme sources de dioxide de carbone (C02) dans le réservoir comparées à celles de 13 lacs boréaux naturels. Cette partie de l'étude conclue que la contribution du benthos est relativement constante entre les deux types de systèmes (23% dans les lacs, 26% dans le réservoir Eastmain-l) et que c'est la colonne d'eau qui est la source majeure de production de CO2 dans le réservoir Eastmain-I ainsi que dans lacs naturels. La deuxième partie de cette étude examine l'hétérogénéité du paysage inondé par Eastmain-l, et montre un lien direct entre le stockage de carbone d'un paysage avant inondation et la production de CO2 observés dans la colonne d'eau et provenant du benthos, ainsi que les fluX de CO2 vers l'atmosphère. Nous espérons que ces données pourront être utilisées pour mieux prédire les émissions de CO2 vers l'atmosphère suivant l'inondation d'un réservoir. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cyclage du carbone, changements climatiques, reservoirs hydroéléctriques, boréale, flux de CO2, métabolisme des lacs

L'hétérogénéité spatiale dans la colonne d'eau d'un lac joue un rôle important sur le contrôle de la distribution du phytoplancton et sur le maintien de sa diversité. Des gradients verticaux environnementaux (p. ex. de température, de lumière ou de nutriments) bien prononcés favorisent la distribution du phytoplancton dans des couches plus définies et, à travers une différenciation des niches disponibles pour plus d'espèces, sa diversité. Ces relations entre l'hétérogénéité de l'habitat et le phytoplancton ont été montrées par des études expérimentales ou à partir d'observations sur un ou quelques lacs. Cependant, il reste à déterminer si les patrons pour un ensemble de lacs présentant différentes caractéristiques morphométriques et chimiques sont conformes à ces attentes et si la diversité fonctionnelle se révélera plus sensible à ces gradients que les indices taxonomiques traditionnels. Dans les lacs tempérés de l'Hémisphère Nord, la thermocline estivale et le gradient de lumière dans la colonne d'eau constituent les principales structures physiques susceptibles d'affecter le phytoplancton. L'objectif principal de cette étude était ainsi d'évaluer comment la structure physique de la colonne d'eau [pénétration de lumière, profondeur et forme (coefficient de variation de la température) de la thermocline et résistance thermique relative au mélange] affecte la distribution et la diversité du phytoplancton. Les mesures de distribution utilisées incluent la profondeur du maximum de biomasse et le coefficient de variation de la chlorophylle a totale et des différents groupes spectraux de phytoplancton, tandis que pour la diversité deux indices taxonomiques (la richesse en espèces et l'indice de Shannon) et un indice de diversité fonctionnelle ont été utilisés. Afin d'atteindre cet objectif, 45 lacs de deux régions distinctes du Sud du Québec (Canada), l'Estrie et les Laurentides, ont été examinés. Les deux régions diffèrent dans la géologie de leurs bassins versants et dans leur chimie de l'eau. Les patrons dans la distribution, la composition et la diversité du phytoplancton au regard des facteurs environnementaux ont également été examinés dans 18 lacs de l'Estrie lors de trois périodes distinctes de la stratification estivale : le printemps tardif, la mi-été et le début de l'automne. Les résultats de cette étude ont montré que pour l'ensemble des lacs, des gradients plus prononcés de température favorisaient la distribution du phytoplancton dans des couches plus définies de biomasse, tandis que le maximum de chlorophylle a était plus profond dans les lacs présentant des eaux plus claires et caractérisés par un coefficient de variation de la température plus élevé. D'autre part, la distribution des différents groupes de phytoplancton était distinctement reliée à la couleur de l'eau et à la concentration du phosphore total dans l'épilimnion. En comparant les deux régions, les lacs des Laurentides ont montré des thermoclines moins profondes, et un coefficient de variation de la température ainsi qu'une résistance thermique relative au mélange plus élevés que dans les lacs de l'Estrie. Par conséquent, la biomasse totale et la biomasse des groupes spectraux de phytoplancton étaient distribuées de façon plus hétérogène dans les Laurentides. Sur l'ensemble des lacs, les indices de diversité s'appuyant sur la taxonomie traditionnelle étaient plus élevés dans les lacs présentant une plus grande hétérogénéité verticale de la température mais sujets au mélange induit par le vent. L'indice de Shannon était également plus faible dans les lacs plus eutrophes. L'autre indice de diversité, la diversité fonctionnelle, était uniquement et plus fortement relié à la profondeur maximale du lac, une variable qui intègre d'autres variables physiques associées à la différentiation et à la stabilité de l'habitat pour le phytoplancton (p. ex. le coefficient de variation de la température et la résistance thermique relative au mélange). Alors que les mesures de diversité taxonomique différaient peu entre les régions, la diversité fonctionnelle était plus élevée en Estrie. D'autre part, l'indice de Shannon et la diversité fonctionnelle diminuaient avec la profondeur maximale du lac en Estrie, mais suivant une relation opposée dans les Laurentides. Dans la plupart des lacs étudiés, les changements dans la composition des communautés phytoplanctoniques durant la saison de croissance suivaient le patron de succession du phytoplancton prédit pour les lacs dimictiques tempérés, sauf pour quelques exceptions. Dans les trois périodes examinées, des gradients de température plus prononcés favorisaient la distribution du phytoplancton dans des couches plus définies, alors que le maximum de biomasse était moins profond dans les lacs eutrophes avec peu ou pas de stratification. La position verticale du maximum de biomasse des différents groupes de phytoplancton ne variait pas avec la période examinée, alors que leur biomasse était distribuée de façon plus homogène au début de l'automne, particulièrement pour les cyanophytes et les cryptophytes. Cependant, la plus grande variation temporelle dans les variables phytoplanctoniques a été observée pour les trois mesures de diversité, avec des valeurs plus élevées à la mi-été quand la stratification thermique était plus prononcée et plus stable. En conclusion, les résultats de cette étude montrent que pour un ensemble de lacs une hétérogénéité spatiale plus élevée de la colonne d'eau favorise la formation d'agrégats de phytoplancton et sa diversité. De plus, l'indice de diversité fonctionnelle montre des réponses plus simples et plus fortes aux facteurs environnementaux que les indices de diversité taxonomique traditionnels. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : phytoplancton, distribution verticale, diversité, hétérogénéité de l’habitat, structure thermique, lumière.

La stratification thermique, caractérisée par la présence d'une thermocline, est un facteur clé structurant les communautés de plancton dans la zone pélagique des lacs. Les changements climatiques (vents forts, orages fréquents, sécheresses intenses) et les activités anthropiques près des lacs (déforestation) pourraient occasionner un abaissement de la thermocline dans les lacs tempérés. Les effets d'un tel abaissement sur la phénologie, la biomasse totale et la taille des individus du zooplancton dans le temps ont été évalués. La thermocline d'un bassin du Lac Croche (constitué de trois bassins), Québec, Canada, a été abaissée par mélange à l'aide d'une éolienne aquatique. L'échantillonnage a eu lieu sur une année contrôle (sans manipulation) et deux années expérimentales (avec abaissement). Le protocole statistique BACI a permis d'évaluer les effets de trois traitements différents, soit l'abaissement, l'abaissement+mélange et le mélange. Au printemps, certains effets des traitements ont été discernés indirectement par le réchauffement des sédiments, mais le climat semblait avoir une grande influence sur la dynamique des communautés de crustacés. Pendant l'été, les changements de la communauté de crustacés étaient principalement influencés par la profondeur de la thermocline. De plus, la biomasse de chlorophylle et celle des crustacées ont augmenté face aux traitements pendant l'été. Tropocyclops prasinus et Bosmina longirostris étaient plus abondantes lors de l'abaissement de la thermocline pendant l'été, ce qui a réduit significativement la taille individuelle de la communauté des crustacés. Les assemblages de rotifères étaient dominés par des espèces ayant des caractéristiques pour les protéger de la prédation. Cette étude suggère qu'un abaissement de la thermocline dans les lacs tempérés pourrait mener à une augmentation des productions primaire et secondaire, mais également à une réduction des proies zooplanctoniques pour les poissons suite à un changement dans la composition et la taille individuelle de la communauté. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : abaissement de la thermocline, zooplancton, phénologie, taille individuelle, biomasse totale, structure des communautés