Depuis le début des années 2000, la détérioration de la qualité de l’eau de nombreux lacs du sud québécois, résultant souvent en des floraisons de cyanobactéries, inquiète de plus en plus les résidents et les municipalités affectées. Ces préoccupations ont mené à la mise en place d’une étude paléolimnologique du lac Nairne, ayant pour but principal de reconstituer l’évolution trophique du lac. La municipalité de Saint-Aimé-des-lacs et l’Association pour la Protection de l’Environnement du Lac Nairne (APELN), en collaboration avec le partenariat CIMA+/ULaval, ont joint leurs efforts pour fournir aux décideurs les outils nécessaires à une meilleure compréhension de l’évolution de la qualité de l’eau du lac et pour l’élaboration d’un plan de gestion adapté au lac. Cette étude retrace l’évolution trophique du lac Nairne (Charlevoix, Qc) selon une approche paléolimnologique à l’aide des diatomées fossiles, d’analyses géochimiques et de pigments photosynthétiques fossiles. Les résultats obtenus démontrent une eutrophisation progressive du plan d’eau depuis 780 ans BC et une accélération de la détérioration de la qualité de l’eau suite à l’exploitation des terres du bassin versant. Cependant, une amélioration de la qualité de l’eau est également notée suite à la diminution des activités d’exploitation dans le bassin versant et à la recolonisation végétale vers 1950. Ces résultats mettent en évidence les conséquences profondes de l’établissement humain sur l’intégrité des écosystèmes aquatiques et la qualité de l’eau, mais aussi qu’une modification des habitudes de vie peut avoir des incidences positives sur la qualité de l’eau. / Residents and municipalities surrounding many southern Quebec lakes have expressed concerns since the early 2000s following massive cyanobacterial blooms that were followed by rapid deterioration of the lake’s water quality. As a consequence, several research programs have been initiated in order to provide those municipalities with an array of tools for a better management of these water bodies. In this context, the municipality of Saint-Aimé-des-Lacs, the Association pour la Protection de l’Environnement du Lac Nairne (APELN) and a partnership CIMA+/ULaval, have joined forces to conduct a paleolimnological research project at Lake Nairne. This concerted study aims at describing the past and recent evolution of Lake Nairne’s trophic state, and also to provide policy makers with tools for the development of management plans specifically designed for the lake’s watershed. As part of this concerted study, this master’s thesis describes Lake Nairne’s historical trophic state fluctuations. Using a paleolimnological approach, fossil diatoms, geochemical analysis and photosynthetic fossil pigments have shown progressive eutrophication of the lake basin since 780 years BC and rapid deterioration of the lake’s water quality following the beginning of agricultural and industrial activities in the lake’s watershed. However, improvements in water quality were also noted since the recent slowdown of industrial operations and vegetation recolonization since 1950. These results highlight the profound impact that human settlement and activities can have on the ecological stability of Lake Nairne, but also the capacity of such aquatic ecosystems to partly recover following substantial modification of the lake’s watersheds.

Les régions arctiques se réchauffent à une vitesse alarmante. Cependant, dans l’Arctique canadien, l’ampleur de ces changements climatiques n’est pas de la même intensité dans toutes les sous-régions. Pendant que l’Ouest et le Nord se réchauffent à une vitesse rapide depuis de nombreuses décennies, l’Est de l’Arctique canadien a connu une certaine stabilité jusqu'au tournant du dernier siècle. Cette thèse consiste en une étude paléolimnologique et hydrologique de la région Est de l’Arctique canadien, plus précisément du sud-ouest de l’île de Baffin et des régions côtières de la Baie d’Hudson au Nunavik (Québec nordique, Canada). L’étude des assemblages de diatomées provenant de deux carottes et la caractérisation sédimentaire de quatre carottes prises dans le lac Nettilling (l’île de Baffin) ont permis la reconstruction des changements environnementaux de la région du lac à l’échelle millénaire. Les signaux isotopiques de l’oxygène préservés dans les frustules de diatomées ont permis la reconstruction paléoclimatique et paléohydrologique de la région. Les analyses isotopiques à haute résolution combinées à l’étude de la composition spécifique des assemblages de diatomées étaient un ajout important aux reconstructions paléoenvironnementales de la région du lac Nettilling démontrant l’histoire postglaciaire, qui a débuté avec une transgression marine (ca. 8300 ans cal. avant le présent-AP) suivi d’une phase transitoire d’eau saumâtre (ca. 7300 ans cal. AP) vers un environnement lacustre (ca. 6000 ans cal. AP) qui perdure encore de nos jours. L’étude des lacs thermokarstiques (lacs issus de la fonte du pergélisol) a évalué l'influence de la température, des précipitations et la dégradation du pergélisol sur le bilan hydrologique actuel de 86 lacs thermokarstiques au Nunavik. Un modèle de bilan de masse isotopique a été utilisé pour la région d’étude afin d’établir la source des eaux et d’estimer la perte de vapeur spécifique à chaque lac. Les résultats obtenus suggèrent que ces lacs sont très sensibles aux variations de précipitations et de la température de l’air. Certains lacs en milieu de pergélisol sporadique sont sensibles à l'évaporation puisque la quasi-absence de dégel du pergélisol ne fournit plus une source d'eau qui pourrait compenser pour l'effet de l'évaporation dans un territoire où le pergélisol est moins dégradé et plus riche en glace. / The Arctic regions are warming at an alarming rate. However, the magnitude of climate change in the Canadian Arctic is not of the same intensity in all its sub-regions. While the West and North are warming rapidly, the eastern Canadian Arctic experienced climate stability until the turn of the last century. This thesis is a paleolimnological and hydrological case study of the eastern Canadian Arctic region, more specifically of southwestern Baffin Island and of the coastal regions of Hudson Bay in Nunavik (Northern Quebec, Canada). Studies of diatom assemblages from two cores and sedimentary characterization of four cores taken from Nettilling Lake (Baffin Island) allowed for the paleolimnological reconstruction of the region. Stable oxygen isotope signals preserved in diatom frustules allowed for the paleoclimatic and paleohydrological reconstruction of the region. High-resolution isotope analysis combined with the study of the specific composition of diatom assemblages were an important addition to paleoenvironmental reconstructions in the Lake Nettilling region showing that the postglacial history began with a marine transgression (ca. 8300 yrs cal. before present-BP), followed by a transitional brackish phase (ca. 7300 yrs cal. BP) leading to the freshwater lake environment (ca. 6000 yrs cal. BP) which persists to the present-day. The study of thermokarst lakes (permafrost thaw lakes) evaluated the influence of temperature, precipitation and permafrost degradation on the current water balance of 86 sites in Nunavik. A model of isotopic mass balance was used in the study area to establish the lake-specific input water sources and evaporation rates. The results suggest that these lakes are very sensitive to variations in precipitation and air temperature. Some lakes located in sporadic permafrost terrain are susceptible to evaporation as the near absence of permafrost thaw no longer provides a source of water that could compensate for the effect of evaporation in a landscape where permafrost is less degraded and richer in ice.