Cette thèse propose de reconstituer l'histoire environnementale holocène du plateau du Béage en Ardèche (massif duMézenc, Massif Central, France). Ce travail repose sur l'étude des sédiments issus des tourbières de La Narce du Béage et de Pialeloup, mais aussi du marais de Pré-du-Bois et des séquences de la moyenne vallée du Gage. Notre approche vise (1) à caractériser le contenu paléoécologique des sédiments (macro-restes et palynologie), (2) à appréhender les évolutions du bassin versant via une analyse multi-proxies (susceptibilité magnétique, granulométrie,taux de matière organique, géochimie) et (3) à confronter ces éléments aux données locales et régionales disponibles.Durant !'Holocène ancien et moyen, des fluctuations locales d'humidité paraissent concomitantes de changements climatiques majeurs dans l'hémisphère nord (épisodes humides: 10400-10000, 9600-9100, 7900-7400, 6400-6000,5400-5000 cal. BP; secs: 10900-10500, 9900-9600 cal. BP; contrasté: 8500-8150 cal. BP). Cette analyse montre des impacts agro-pastoraux entre 6900 et 6450 cal. BP (Néolithique ancien), entre 5700 et 5200cal. BP (Néolithique moyen 2/récent) puis vers 4800 - 4100 cal. BP (Néolithique final). La pression anthropique s'intensifie entre 2400 et 1250 cal. BP (IVème s. av. J.-C.-Vlème s. apr. J.-C.). Le développement agricole médiéval s'opère à partir de 1050 cal. BP (Xème s.) : culture du seigle, cheptel ovin et bovin, productions de noix et de châtaignes à partir des XIIIème et XIVème s. L'érosion des versants semble aussi stimulée par la péjoration du Petit Âge Glaciaire (Xlllème-XVIIIème s.).Aux XIXème et XXème siècles, les activités d'élevage bovin perdurent mais la céréaliculture finit par disparaître. / This PhD thesis has resulted in the reconstruction of the holocene environmental history of the Béage plateau in Ardèche (massif du Mézenc, Massif Central, France). It focussed on the study of organic sediments from the La Narce du Béage and Pialeloup peatlands. Two complementary sites were also considered: the Pré-du-Bois swamp and the alluvial stratigraphies from the middle Gage valley. Our approach aimed (1) to perform a palaeoecological study of these sites (macrofossils and palynology); (2) to better understand watershed evolution thanks to multi-proxies analyses (magnetic susceptibility, grain size, organic matter content, geochemistry); (3) to compare these results with other local to regional data. During the Barly and the Middle Holocene, local humidity variations occuned concurrently with rapid climate changes(RCCs) recorded in the Northern Hemisphere (dry episodes: 10,900-10,500; 9,900-9,600; moist: 10,400-10,000;9,600-9,100; 7,900-7,400; 6,400-6,000 and 5,400-5,000 cal. BP; contrasted: 8,500-8,150 cal. BP). This study also allowed to identify agro-pastoral impacts around 6,900-6,450 cal. BP (Barly Neolithic), around 5, 700-5,000 cal. BP (Middle to Recent Neolithic) and close to 4,800-4,100 cal. BP (Final Neolithic). Anthropogenic impact got stronger between 2,400 and 1,250 cal. BP (IV'h century BC-Vlth century AD). A new stage of landscape management was recorded after 1,050 cal. BP (Xth century AD), involving rye cultivation, extensive livestock grazing(sheep and cattle) and fruit tree farming (walnut and chestnut: XIIIth-XIV'h centuries). Severe soil erosion occurred, alsodriven by the Little Ice Age deterioration (from the XIIlth to the XVth century AD). Finally, during the X!Xth and theXXth centuries cattle grazing remained strong, but cultivation ended due to demographic exodus during the xxth century.

Les assemblages de foraminifères benthiques du dernier interglaciaire (stade isotopique 5e) de carottes de forage d'Orphan Knoll (50.l7°N, 45.64°W; 3563 m) et d'Eirik Ridge (58.21°N, 48.37°W; 3380 m) ont été analysés pour retracer les conditions environnementales du fond marin à environ 3400 m de profondeur dans le nord-ouest de l'Atlantique Nord et la Mer du Labrador. Cette étude inclut une étude systématique dans laquelle 96 espèces de foraminifères benthiques sont identifiées, décrites et illustrées. Des analyses de regroupement ont permis de définir des assemblages. Ceux-ci s'avèrent très différents aux deux sites étudiés malgré une bathymétrie semblable. À la base des deux séquences, un intervalle qui coïnciderait avec l'événement Heinrich 11 (H11) est marqué par des assemblages de foraminifères benthiques dominés par Uvigerina peregrina à Orphan Knoll et Stainforthia concava à Eirik Ridge. Ceux-ci suggèrent la présence de masses d'eau pauvres en oxygène dissous et un environnement d'eaux très froides. Pendant une grande partie du stade isotopique 5e, la dominance d'Epistominella exigua dans les assemblages du site d'Orphan Knoll suggère une saisonnalité de la productivité assez prononcée, mais des conditions sans doute peu différentes de celles de l'actuel dans le milieu profond. Au site d'Eirik Ridge, les assemblages du dernier interglaciaire sont dominés par P. bulloides ce qui correspond à un environnement sans analogue dans les milieux profonds et suggère un apport continu de matière organique associé à une faible saisonnalité. Les différences entre les conditions benthiques au site d'Orphan Knoll et celle d'Eirick Ridge se traduisent par des assemblages de foraminifères benthiques distincts et des compositions isotopiques de Fontbotia wuellerstorfi également différentes qui mettent en évidence le régionalisme des masses d'eaux profondes dans la Mer du Labrador et l'Atlantique du Nord-Ouest. Ces différences suggèrent que l'interglaciaire présent est très différent à celui de l'épisode isotopique 5e en ce qui concerne la circulation profonde. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Foraminifères, Paléoocéanographie, Paléoécologie, Mer du Labrador, Atlantique Nord.

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

Le climat continental et froid de la Béringie lors de la glaciation du Wisconsinien a conduit à la formation d’une forme relique de pergélisol syngénétique nommé yedoma. Ces dépôts ont permis la préservation d’indicateurs environnementaux très diversifiés qui peuvent être employés pour reconstituer la dynamique climatique et écologique de la Béringie avant le dernier maximum glaciaire. À ce jour, peu d’études ont été réalisées au nord de la chaîne de montagnes Brooks (Alaska) et l’hétérogénéité écologique régionale de la Béringie Est lors de la glaciation du Wisonsinien reste mal définie. Ce mémoire porte sur une reconstitution paléoenvironnementale de plus de 39 ka du nord de l’Alaska réalisée à partir de sédiments provenant du Yedoma de la rivière Itkillik. Les objectifs sont (1) de reconstituer l’histoire de la végétation avec l’analyse pollinique; (2) de reconstituer les températures de juillet, le contraste de température saisonnier et l’ensoleillement de juillet avec la technique des analogues modernes et (3) de mettre les données biogéochimiques et glaciologiques du site en lien avec le climat reconstitué. L’étude montre que vers 35 ka BP (Interstade du Wisconsinien Moyen), des conditions climatiques semblables à l’actuel ont favorisé l’accumulation de tourbe riche en carbone organique. À partir de 29,7 ka BP, les températures de juillet reconstituées diminuent, alors que la continentalité du climat semble augmenter. Le contenu en glace des sédiments est plus alors plus faible et la pluie pollinique devient dominée par Poaceae, Artemisia et autres herbacés non graminoïdes. Ces indicateurs suggèrent des conditions environnementales plus xériques qu’aujourd’hui. Les anomalies isotopiques de 18O, 2H et l’excès de deutérium confirment un épisode d’avancée glaciaire (Wisconsinien Tardif). Après 17,9 ka BP (Tardiglaciaire), les températures de juillet et le contraste saisonnier augmentent. Les valeurs de contenu en carbone organique des sédiments sont plus élevées et la plus grande disponibilité en eau favorise l’établissement d’un couvert herbacé moderne dominé par les Cyperaceae. / The cold-arid climate associated with the Wisconsinan glaciation in Beringia has led to the formation of a relict form of syngenetic permafrost, termed yedoma. These deposits contain various environmental proxies that can be used to reconstruct the climatic and ecological dynamics across Beringia prior to the Last Glacial Maximum (LGM). To date, only a few studies have attempted to reconstruct LGM climate north of the Brooks Range and the regional ecological heterogeneity of eastern Beringia is still poorly understood. The present thesis focuses on paleoenvironmental reconstructions of northern Alaska spanning about 39 ka, based on sediments from the Itkillik river Yedoma. The objectives are (1) to reconstruct the regional vegetation history from pollen analysis; (2) to reconstruct the July temperatures, seasonal temperature contrast and July sunshine based on the modern analogue technique applied to pollen and (3) to link the biogeochemical and glaciological records to the reconstructed climate. The study shows that around 35 ka BP (Middle Wisconsinan), climate conditions were similar than modern and favored the accumulation of peat and organic carbon. From 29.7 ka BP, July temperature decreased as continentality increased. Ice content was low and the vegetation was dominated by Poaceae, Artemisia and other non-graminoid indicators of xeric environmental conditions. Isotopic anomalies of 18O, 2H and deuterium excess indicate a glacial advance (Late Wisconsinan). Improving climate and ecological conditions is recorded after 17.9 ka BP (Late Glacial). Overall, the results are more similar to reconstructions of other sites located in northern and interior Alaska than those from interior Yukon or western Beringia.

Les tourbières ont contribué à refroidir le climat terrestre pendant l’Holocène en accumulant un réservoir de carbone important. Dans la forêt boréale canadienne, les sols gelés en permanence (pergélisols) sont répandus et ceux-ci sont principalement localisés dans les tourbières où ils forment des plateaux surélevés. Le dégel du pergélisol, causé entre autres par le réchauffement atmosphérique ou d’autres perturbations, provoque l’effondrement des plateaux et la saturation en eau du sol ce qui modifie entre autres le couvert végétal et le cycle du carbone. Les modélisations suggèrent que les latitudes nordiques seront les plus affectées par le réchauffement climatique alors qu’on y observe déjà un recul du couvert du pergélisol. Il est primordial de comprendre comment le dégel du pergélisol affecte la fonction de puits de carbone des tourbières puisque des rétroactions sur le climat sont possibles si une grande quantité de gaz à effet de serre est émise ou séquestrée. J’utilise une chronoséquence représentant le temps depuis le dégel d’un plateau de pergélisol des Territoires du Nord-Ouest pour comprendre les facteurs influençant l’aggradation et la dégradation du pergélisol dans les tourbières et évaluer l’effet du dégel sur l’accumulation de carbone et la préservation du carbone déjà accumulé. Les taux d’accumulation de carbone associés à la présence de pergélisol dans le passé et au présent sont lents, et la tourbe est moins décomposée dans les secteurs ayant été affectés plus longtemps par le pergélisol. En somme, le pergélisol réduit l’accumulation de carbone en surface mais permet une meilleure préservation du carbone déjà accumulé. / Peatlands have contributed to cool the Earth's climate during the Holocene by accumulating a large carbon pool. In the Canadian boreal forest, perennially frozen soils (permafrost soils) are abundant and they are located mainly in peatlands where they form elevated plateaus. Thawing permafrost caused by atmospheric warming or other disturbances lead to the collapse of plateaus and soil saturation, impacting vegetation cover and carbon cycling. Models suggest that northern latitudes will be the most severely affected by global warming as we are already observing a decline in permafrost cover. It is important to understand how permafrost thaw affects the peatland carbon sink function as feedbacks on the climate are possible if a large amount of greenhouse gas is emitted or sequestered. I use a chronosequence representing the time since permafrost in a Northwest Territories peatland to understand the factors influencing aggradation and degradation of permafrost in peatlands and to evaluate the effect of thawing on the carbon accumulation and preservation. The carbon accumulation rates associated with the presence of permafrost in the past and present are slow, and the peat is less decomposed in areas that have been affected by permafrost longer. In sum, permafrost reduces surface carbon accumulation but allows for better preservation of the carbon already accumulated.

Dans le but de comparer l’impact des fluctuations climatiques et des activités anthropiques sur l'évolution du couvert végétal des environnements nordiques avant et après leur anthropisation, une étude paléoécologique basée sur une approche pluridisciplinaire a été réalisée sur des échantillons prélevés aux alentours de sites archéologiques au nord-est de l’Islande et au nord du Labrador. Les bio-indicateurs qui ont été utilisés incluent les grains de pollen, les macrorestes (plantes et insectes), les diatomées et les cernes de croissance d’arbres. Le Labrador a été occupé par des groupes autochtones depuis 7000 ans; leur économie de subsistance était basée sur la chasse, la pêche et la cueillette de petits fruits. En Islande, la première vague de colons scandinaves est arrivée à la fin du 9e siècle; ils ont apporté avec eux un mode de vie européen continental basé sur un système de subsistance combinant l'agriculture, l’élevage et la pêche. Tant en Islande qu’au Labrador, nos données paléoenvironnementales montrent une évolution de la végétation similaire qui a été principalement influencée par les conditions climatiques qui prévalaient. À titre d’exemple, la détérioration des conditions environnementales au cours du Néoglaciaire a entrainé un déclin du couvert forestier en faveur des arbustes et des espèces de tourbières. Dans les deux régions d’étude, l'effet principal de l'activité anthropique a été l'introduction et la dispersion de nouvelles espèces de mauvaises herbes et des déchets reliés à leurs activités quotidiennes. Toutefois, au Labrador, l’arrivée des Moraves vers AD 1771 semble avoir entrainé l’ouverture du couvert forestier le long de la côte. En combinant les données paléoenvironnementales et archéologiques, nous avons démontré que les les Inuits et les Moraves du Labrador et les Norois en Islande ont dû faire face à des fluctuations climatiques similaires au cours des derniers millénaires. En particulier, les Norois auraient mis en œuvre des stratégies de gestion des terres pour développer les pâturages à partir de AD 940 et même pendant la période du Petit Âge glaciaire. Pour les Inuits du Labrador, les changements dans l'évolution du paysage sont subtils jusqu’à la fin du 18e siècle, ce qui coïncide avec l'arrivée des missionnaires moraves en 1771. Le besoin récurrent en bois a causé l’ouverture du couvert forestier ce qui pourrait avoir conduit à l'établissement du mélèze. / The aim of this study is to compare the impact of climatic fluctuations and anthropogenic activities on the evolution of vegetation cover in anthropic northern environments. Paleoecological studies based on a multi-proxy approach were undertaken on samples taken from archeological sites located in northeastern Iceland and northern Labrador. The fundamental bio-indicators included pollen, macrofossils (plants and insects), diatoms and tree-rings growth. Labrador has been occupied by aboriginal groups for 7000 years BP. Their subsistence economy was based on hunting, fishing and gathering berry picking. In Iceland, the first wave of Norse settlers arrived at the end of the 9th Century. They brought with them a continental European way of life based on a subsistence system combining pasture and fisheries. The paleoenvironmental data in Iceland and Labrador show a similar vegetation evolution that was mainly influenced by prevailing climate conditions. For example, the deterioration of environmental conditions during the Neoglacial led to a decline in forest cover in favor of shrubs and peatland species. In both of the study regions, the main effects of anthropogenic activity were the introduction and dispersal of new weed species and waste disposal related to their daily activities. However, in Labrador, the arrival of the Moravians at around 1771 seems to have led the opening of the forest cover along the coast. By combining palaeoenvironmental and archaeological data, we have shown that the Inuit and Moravians in Labrador and the Norse in Iceland faced similar climatic fluctuations over the last millennium. In Iceland, the Norse settlers implemented major land management strategies to develop pasture land, which is the primary reason they continued to occupy Svalbard since AD 940 and during the Little Ice Age. In Labrador, there were subtle changes in the landscape at the end of the 18th Century that coincided with the arrival of the Moravian missionaries. In particular, the recurrent need for wood caused an opening in the spruce forest that could have led to the establishment of tamarack.

Les enjeux actuels de protection et d’aménagement des écosystèmes, notamment en forêt boréale, se heurtent à des incertitudes liées aux changements climatiques. En effet, les changements climatiques ont et vont avoir des conséquences appréciables sur la composition, la structure et le fonctionnement dynamique des écosystèmes boréaux. La dynamique de ces écosystèmes dépend aussi de perturbations telles que les feux, les épidémies d’insectes ou encore les chablis dont les régimes naturels (occurrence, surface, sévérité...) sont modifiés par les changements climatiques. À cela s’ajoutent les impacts directs et indirects des activités humaines qui ne cesseront d’augmenter et d’interférer avec le fonctionnement des écosystèmes. Dans ce contexte, il est donc difficile de savoir jusqu’à quel point les capacités de résistance et de résilience des écosystèmes seront altérées. De cette problématique émerge des préoccupations relatives à la préservation de l’intégrité des écosystèmes et à la pérennisation des usages que nous en avons. De nombreux efforts ont déjà été menés en réponse à ces interrogations par, entre autres, la création d’un aménagement écosystémique des forêts au Québec dont l’objectif est de réduire l’écart entre les forêts naturelles et les forêts aménagées. Il ne faut cependant pas négliger le fait que les écosystèmes sont des entités dynamiques qui possèdent des capacités de résistance et de résilience (adaptation) en réponse à des contraintes environnementales (climat, perturbations...). Ces interactions se manifestent depuis le retrait du dernier glacier qui recouvrait le Québec pendant la dernière ère glaciaire. Très rapidement les écosystèmes se sont différenciés et ont suivi leur propre dynamique jusqu’aux forêts que nous pouvons observer aujourd’hui. Pour préserver durablement ces écosystèmes il faut donc en comprendre l’état actuel et le fonctionnement écologique à long-terme posant ainsi la question des méthodes qui permettent de reconstruire cette histoire écologique. Ces méthodes peuvent être déployées suivant deux échelles : l’échelle spatiale et l’échelle temporelle, souvent considérées comme antagonistes. En effet, il est de coutume de remplacer l’échelle temporelle par l’échelle spatiale comme par exemple avec des inventaires extensifs de végétation qui donnent une image des écosystèmes contemporains. Au contraire, vouloir décrire la dynamique d’un écosystème sur le long terme s’effectue au détriment de l’échelle spatiale comme en paléoécologie. Plus la profondeur temporelle étudiée est importante, moins les données sont abondantes et plus les reconstructions doivent se baser sur des témoins indirects des variables d’intérêt (e.g. végétation, feux, etc..) dont la présence et l’abondance doivent être interprétées via des bio-indicateurs, notamment le pollen et les charbons. L’objectif de ce doctorat est de réconcilier les échelles, temporelle et spatiale, dans les études paléoécologiques et écologiques récentes avec pour territoire d’étude les écosystèmes forestiers boréaux du sous domaine de la pessière à mousses de l’Ouest du Québec (PMO). Dans un premier temps une étude de la diversité écosystémique actuellement présente et de son histoire pluri-millénaire permet d’appuyer la mise en place de cibles d’aménagement écosystémique à plus petite échelle. Les reconstructions holocènes de la végétation et des feux utilisées dans ce premier chapitre ont mis en évidence des difficultés dans l’analyse conjointe de plusieurs bio-indicateurs. Ces difficultés sont principalement liées au manque de connaissances du rôle des processus taphonomiques dans les enregistrements de bio-indicateurs retrouvés dans les archives sédimentaires. Les deux autres chapitres de ce doctorat ont permis de mieux comprendre ces liens qui existent entre les écosystèmes et certains des bio-indicateurs qu’ils génèrent. Il a ainsi été possible de développer des outils méthodologiques pour faciliter l’interprétation des bio-indicateurs. À terme, ces outils permettront de mieux comprendre les dynamiques à long-terme des écosystèmes forestiers boréaux de la PMO. / In the boreal forests, current objectives in terms of protection and management of ecosystems are facing uncertainties due to climate change. Indeed, ongoing and future climate change have and will have noticeable consequences on boreal ecosystems composition, structure and dynamic (Figure I.1). Ecosystem dynamic is also influenced by natural disturbances such as fire, insect outbreaks and windthrows for which regimes (occurrence, surface, severity...) will be modified by climate change. Moreover, direct and indirect impacts of human activities will keep on increasing and interfering with ecosystems functioning. Thus, knowing how the resistance and resilience of ecosystems will be affected is challenging. By the same token, protecting ecosystems integrity and sustaining the usages we have of them raise concerns. Many efforts have been put in place as an answer to these questions such as in Québec with the establishment of an ecosystem based management of forest which aims at reducing the gap between natural and managed forests. Nevertheless, one should not neglect that ecosystems are dynamic entities with resistance and resilience capacities (adaptation) in response to environmental constraints (climate, disturbances...). These interactions are occurring since the retreat of the glacier that was covering Québec during the last Ice Age. Quickly, ecosystems differentiated and followed their own path until reaching their current state. In order to protect the ecosystems we need to understand their current state and their long-term dynamic thus asking the question of the methods available to access ecological history of the ecosystems. Methods can be applied following spatial and temporal scales often considered as antagonistics (Figure I.2). Indeed, temporal scale is often replaced by spatial scale such as for extensive inventories. On the contrary, the description of long-term ecosystem dynamic can be done at the expense of spatial scale such as in paleoecology. The longer the temporal scale is, the less the data are abundant and the more reconstructions rely on indirect indicators of (e.g: fire, vegetation, ...) which presence and abundance must be described via proxies as pollen or charcoal (Figure I.2). The objective of this thesis is to reconcile the two scales, temporal scale and spatial scale, in paleoecological studies and contemporary ecological studies with the Quebec western spruce-feathermoss subdomain (PMO) as study area. First, the current ecosystem diversity and its pluri-millennial history have been studied and support the establishment of low scale ecosystemic management targets. The Holocene reconstructions of vegetation and fire from the first chapter highlighted the challenges of multi-proxy analyses. These difficulties are mostly due to the lack 13 of knowledge concerning the influence of taphonomic processes in the recording of bio-proxies in a sedimentary archive. The two other chapters composing this thesis helped to understand the links existing between the ecosystems and the bio-proxy signals they generate in order to develop methodological tools to facilitate their interpretation. Overall, these tools will allow us to better understand long-term dynamics of boreal forest ecosystems in the PMO.

La hausse actuelle du climat pousse les espèces d’arbres tempérés à migrer vers le nord. En vue de comprendre comment certaines espèces réagiront face à cette migration, nous pouvons porter notre regard vers les populations marginales. Les études paléoécologiques de ces populations – situées au-delà de l’aire de répartition continue de l’espèce – peuvent nous informer quant aux conditions écologiques nécessaires à leur migration. Ce mémoire analyse un peuplement d’érables à sucre (Acer saccharum Marsh.) situé à la limite nordique de la répartition de l’espèce, dans la forêt tempérée mixte québécoise. L’objectif de la recherche est d’identifier quand et sous quelles conditions écologiques A. saccharum s’est établi en situation marginale. À ces fins, cette étude propose l’analyse des fossiles extraits des sédiments lacustres d’un lac situé à proximité de l’érablière. Un modèle d’apprentissage-machine est entraîné à l’aide d’images de pollens et permet la classification des pollens extraits des sédiments lacustres – le premier de la sorte. Notre méthode proposée emploi un protocole d’extraction fossile accéléré et des réseaux de neurone convolutifs permettant de classifier les pollens des espèces les plus retrouvées dans les sédiments quaternaires du nord-est de l’Amérique. Bien qu’encore incapable de classifier précisément toutes les espèces présentes dans une telle séquence fossile, notre modèle est une preuve de concept envers l’automatisation de la paléo-palynologie. Les résultats produits par le modèle combinés à l’analyse des charbons fossiles permettent la reconstruction de la végétation et des feux des 10,000 dernières années. L’établissement régional d’A. saccharum est daté à 4,800 cal. BP, durant une période de refroidissement climatique et de feux fréquents mais de faible sévérité. Sa présence locale est prudemment établie à 1,200 cal. BP. Les résultats de ce mémoire soulignent le potentiel de la paléo-palynologie automatique ainsi que la complexité de l’écologie d’A. saccharum. / The current global climate warming is pushing temperate tree species to migrate northwards. To understand how certain species will undergo this migration, we can look at marginal populations. The paleoecological studies of such populations, located beyond the species’ core distribution range, can inform us of the conditions needed for a successful migration. This research thesis analyses a sugar maple (Acer saccharum Marsh.) stand located at the northern boundary of the species’ limit, in Québec’s mixed-temperate forest. The objective of this research is to identify when and under which ecological conditions did A. saccharum establish itself as the stand’s dominant species. To that end, this study analyses the fossil record found in a neighbouring lake’s organic sediments. A machine learning-powered model is trained using pollen images to classify the lacustrine sediment’s pollen record. The first of its kind, our proposed method employs an accelerated fossil pollen extraction protocol and convolutional neural networks and can classify the species most commonly found in Northeastern American Quaternary fossil records. Although not yet capable of accurately classifying a complete fossil pollen sequence, our model serves as a proof of concept towards automation in paleo-palynology. Using results generated by our model combined with the analysis of the fossil charcoal record, the past 10,000 years of vegetation and fire history is reconstructed. The regional establishment of A. saccharum is conservatively dated at 4,800 cal. BP, during a period of climate cooling and frequent, although non-severe, forest fires. Its local presence can only be attested to since 1,200 cal. BP. This thesis’ results highlight both the potential of automated paleo-palynology and the complexity of A. saccharum’s ecological requirements.

Afin de mieux appréhender l’ouverture actuelle de la forêt boréale au nord du Québec et d’identifier les facteurs qui en sont responsables, cette thèse a étudié la dynamique, la stabilité et la résilience des deux types d’écosystèmes forestiers en jeu dans la zone de transition, au cours du temps. Ces écosystèmes, les pessières à mousses, denses, et les pessières à lichens, beaucoup moins denses (dites « ouvertes »), partagent la même espèce ligneuse dominante (Picea mariana). La thèse s’est concentrée sur le développement d’outils géochimiques innovants en paléoécologie permettant de retracer la structure et la composition présentes et passées des écosystèmes terrestres, puis sur la reconstruction du régime des feux par analyses de charbons. Elle démontre dans un premier temps que les deux écosystèmes ont des sols aux propriétés physico-chimiques distinctes, et sont entretenus par les interactions sol-végétation-climat. Le deuxième volet montre que les enregistrements chimiques sont également différents dans les sédiments récents de lacs d’étude, selon s’ils sont entourés de pessières à mousses ou à lichens. Grâce aux proxys géochimiques calibrés, le troisième chapitre reconstruit l’histoire de la végétation et des feux au cours de l’Holocène. Il met en évidence une rupture majeure dans la structure des écosystèmes, observée vers 4500-4000 ans calibrés avant présent, et permet de conclure à une ouverture de la forêt boréale à cette période en raison d’une augmentation de la fréquence de feux. La stabilité précaire des états actuels est mise en perspective avec le contexte présent d’augmentation des feux dans la région et les mesures d’aménagement à adapter en conséquence. / In order to better figure out the ongoing transition of the boreal forest in northern Quebec and to identify the responsible factors, this thesis studied the dynamics, stability and resilience of the two forest ecosystems at stake, over time. These ecosystems, the closed-canopy dense moss forest and the open lichen woodland, share the same dominant tree species (black spruce, Picea mariana). The thesis focused on the development of innovative geochemical tools in palaeoecological studies that could track present and past terrestrial ecosystem structure and composition, and then focused on the reconstruction of past fire regimes through lacustrine charcoal analyses. A first step demonstrated that the soils of both ecosystems displayed distinct physical and chemical properties and are maintained by the feedback interactions in the soil-vegetation-climate system. The second step showed that modern sediments of study lakes recorded variations in their chemical composition depending on whether they were surrounded by moss forest or lichen woodland. Using the so calibrated geochemical proxies, the third chapter reconstructed the vegetation and fire histories during the Holocene. A major disruption in ecosystem structure was evidenced 4500-4000 years calibrated before present and led to the conclusion of a boreal forest opening at that time due to an increase in fire frequency. The precariousness of the present states stability is discussed in light with the current context of fire increase in the study region and suggests that forest management should be adapted consequently.

Comme tous les organismes marins, les ostracodes subissent un changement drastique au cours de l'extinction en masse de la fin du Permien. En Chine du Sud, le Permien supérieur affleure largement. Des études précédentes ont été conduites sur la taxonomie, la biostratigraphie et le paléoenvironnement des ostracodes néritiques du Permien supérieur. C'est ici la première étude sur les ostracodes profonds du Permien supérieur de Chine et la première dans le monde sur le Permien terminal. A ce jour, les seules données disponibles sur les ostracodes profonds du Permien proviennent du Permien inférieur d'Indonésie et du Permien moyen - Wuchiapingien d'Italie. Dans cette thèse, quatre coupes de séries profondes de Chine du Sud (Bassin du Hunan-Guizhou-Guangxi et Bassin du Yangste inférieur) sont étudiées en détail pour la taxonomie, le paléoenvironnement (paléobathymétrie et niveau de paléo-oxygénation) et les processus "d'extinction". La taxonomie des ostracodes est le travail de base. Une faune diversifiée est représentée par 43 genres et 128 espèces. Deux nouvelles espèces Bairdia dongpanensis et Spinomicrocheilinella anterocompressa ont été décrites. Un nouveau genre Denticupachydomella n.gen. et deux nouvelles espèces Pseudobythocypris guiqianensis n.sp. et Denticupachydomella spinosa n.sp. sont proposés. Beaucoup de spécimens ont une conservation médiocre et ne présentent pas suffisamment de caractères pour une identification précise. Les spécimens déterminés appartiennent aux Palaeocopida, Podocopida et Myodocopida. Les espèces typiquement Paléozoïque dominent la faune et sont accompagnées de quelques formes à affinité mésozoïque (i.e. Abrobairdia, Lobobairdia). 19 espèces ont été rattachées à du matériel précédemment décrit du Dévonien supérieur au Permien supérieur d'Amérique du Nord, d'Europe et d'Asie du Sud-Est. La faune étudiée a un taux d'endémisme de 85.2%. La paléobathymétrie est analysée à partir du modèle de Lethiers & Raymond (1991) qui utilise les proportions d'ostracodes psychrosphériques/Bairdiidea/autres espèces néritiques. 38 espèces sont considérées comme psychrosphériques. Elles appartiennent aux Bairdiidae épineux, Bythocytheridae, Tricorninidae, Berounellinidae, Rectonariidae, Pachydomellidae, Healdiidae, Quasillitidae, Polycopidae, Discoidella et deux espèces indetminées de podocopid. La coupe de Dongpan est la plus profonde et présente des variations de bathymétrie depuis la plate-forme externe jusqu'au milieu bathyal. Ces interprétations sont bien en adéquation avec les résultats d'autres analyses (radiolaires, sédimentologie, minéralogie et géochimie). Quelques événements locaux (courants de turbidité) peuvent perturber le signal. Pour l'évaluation de la teneur en oxygène, le modèle FF% (pourcentage d'ostracodes filtreurs) de Lethiers & Whatley (1994) est appliqué pour la première fois à des faunes profondes. Un seul horizon dans la coupe de Dongpan présente un niveau d'oxygénation proche de la dysoxie. En milieu néritique, un intervalle de transition, avec des faunes typiquement paléozoïques et des nouveaux venus mésozoïques a récemment été mis en évidence. Il semble que ce phénomène soit observable également en milieu profond. Il ne semble pas y avoir de phénomène de miniaturisation chez les ostracodes profonds à l'approche de la limite Permien-Trias. Dans la coupe groupée Liuqiao-Dongpan, deux horizons d'extinction sont mis en évidence. Le premier horizon correspond à la crise majeure chez les radiolaires, à la régression, à une activité volcanique intense et peut-être un niveau disoxique. Ces niveau d'extinction sont corrélés avec le GSSP de la limite Permien-Trias à Meishan. Il semblerait que les événements d'extinction soient plus précoces en milieu profond qu'en milieu néritique.