L'aménagement forestier écosystémique (AFE) est perçu comme une alternative plus favorable pour l'environnement que la sylviculture traditionnelle dans les forêts d'Amérique du Nord et ailleurs. Les études précédentes en forêt boréale de l'est du Canada démontrent la capacité de l'AFE à émuler les caractères structuraux des peuplements dans plusieurs stades de succession; mais l'impact de l'AFE sur la biodiversité, particulièrement sur les organismes cryptiques comme les insectes et les autres composantes sensibles de l'écosystème n'a pas bien été étudié. Les coléoptères terrestres « carabes » ont des associations fortes quant au type de couvert de la forêt, aux conditions de microhabitats et aux structures du terrain. Ils constituent donc de bons indicateurs de changements au niveau de l'écosystème et des effets de l'AFE. Dans cette étude, nous utilisons la réponse des communautés de carabes pour tester quatre traitements sylvicoles inspirés par l'AEF sur l'abondance et diversité des coléoptères en relation aux stades de succession (peupler faux-tremble, mixte, ou conifère) et feu naturel. L'étude a été réalisée sur le site SAFE (sylviculture et aménagement forestier écosystémique) dans le sud-ouest de la forêt boréale du Québec. L'expérience vise à comparer une série de méthodes sylvicoles alternatives à la sylviculture commerciale et des forêts témoins à évaluer leur capacité à maintenir la biodiversité, la structure de la forêt et les fonctions de l'écosystème. Nous avons récolté 14 153 carabes représentant 49 espèces pendant les étés 2004 à 2007. L'analyse multivariée de la composition des communautés de carabes a démontré des différences entre les stades de succession et les différents types de traitements. Nous avons trouvé des assemblages distincts de carabes associés 1) aux coupes-totales dans chaque peuplement, 2) aux brûlés prescrits, 3) au feu naturel, et 4) entre les peuplements de grande rétention et les témoins non-coupés. La distribution spatiale des coupes partielles (dispersée ou trouée) et le niveau de rétention sont les facteurs importants qui déterminent les assemblages dans les forêts mixtes et décidues. Bien que les résultats préliminaires supportent le type d'aménagement « par cohortes » utilisé par SAFE, des suivis à long terme seront nécessaires afin de déterminer les effets de l'aménagement sur les assemblages de carabes. Les différences entre les assemblages de carabes trouvés dans les coupes-totales, les brûlés prescrits et le feu naturel suggèrent qu'il est encore nécessaire d'améliorer les méthodes sylvicoles utilisées pour imiter le feu naturel, tel que prescrit par l'AEF. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Sylviculture, Perturbation naturelle, Biodiversité, Coléoptères terrestres, Débris ligneux.

Récemment, il y a eu une augmentation de l'intérêt pour des pratiques forestières inspirées de la dynamique des perturbations naturelles. Plusieurs études ont comparé les effets des coupes totales avec les feux de forêt dans le but de réduire l'écart entre les forêts aménagées et les forêts perturbées par les perturbations naturelles. Par contre, très peu d'études ont évalué les différences entre les coupes partielles et les perturbations partielles en forêt naturelle. L'objectif principal de cette étude était donc de comparer des coupes partielles (coupe de succession (CS) et coupe avec protection des petites tiges marchandes (CPPTM)) avec des peuplements affectés par des perturbations secondaires comme les chablis et les épidémies de livrée des forêts. Dans ce contexte, le présent projet porte sur les effets de différentes perturbations sur 1) la composition des strates de régénération, 2) la diversité structurelle (distribution diamétrale des tiges résiduelles vivantes, surface terrière des chicots et volume de bois mort au sol) et finalement 3) la réponse de croissance de la régénération avancée et des différentes espèces d'arbre selon leur statut social (dominant vs dominée). Dans les sites de coupe partielle, l'augmentation rapide de la lumière et la destruction de la strate de régénération dans les sentiers ont favorisé l'installation de densités plus élevées d'espèces intolérantes à l'ombre (surtout le peuplier faux-tremble) comparativement aux sites affectés par les perturbations secondaires naturelles. Par contre, la protection de la régénération avancée dans les bandes résiduelles a permis aux coupes partielles de maintenir des densités similaires d'espèces tolérantes à l'ombre (surtout le sapin baumier) dans tous les sites. Suite aux coupes partielles, il y a donc un retour à des compositions similaires à celles avant la coupe tandis que dans les sites affectés par les perturbations secondaires naturelles il y a une augmentation de la proportion des espèces tolérantes à l'ombre. Les coupes partielles ont réussi à maintenir plusieurs attributs de diversité structurelle similaires aux peuplements affectés par les perturbations secondaires naturelles. Premièrement, toutes les perturbations ont maintenu des tiges résiduelles vivantes d'une large gamme de grandeur malgré que les coupes partielles aient conservé moins de tiges de plus de 30 cm de diamètre. Les coupes partielles ont également su maintenir des surfaces terrières d'arbre mort debout et des volumes de bois mort au sol comparable aux sites affectés par les perturbations secondaires. Par contre, les CPPTM ont maintenu très peu de chicots et de tiges résiduelles vivantes de bouleau et de peuplier, deux espèces importantes pour la nidification de la faune cavicole. Suites aux différentes perturbations, la croissance radiale de la régénération avancée a augmenté de façon similaire suite aux différentes perturbations malgré qu'un délai de croissances (2 ans) soit observé uniquement dans les CPPTM. Suite aux coupes partielles, toutes les espèces d'arbres ont eu des augmentations de croissance tandis que dans les peuplements naturels affectés par les perturbations secondaires, les réponses de croissance étaient semblables à celles des sites témoins. Les tiges résiduelles de sapin baumier et d'épinette blanche ont subi les augmentations de croissance les plus élevées et les plus rapides (délai de 2 ans) tandis que les tiges d'épinette noire et de pin blanc ont eu des augmentations moins importantes. Cette étude a donc démontré que les coupes partielles peuvent être utilisées dans le but de maintenir des forêts mixtes en stade intermédiaire de succession. De plus, les coupes partielles peuvent répondre à plusieurs objectifs d'aménagement autant au niveau du maintien de la structure des peuplements, un attribut important pour la biodiversité, qu'au niveau de la production ligneuse. Donc dans les peuplements mixtes, les coupes partielles devraient être considérées comme une alternative aux coupes totales ou aux CPRS traditionnelles sur une portion du territoire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Perturbations partielles, coupes partielles, forêts mixtes, chablis, épidémie d'insectes.

La forêt boréale est un écosystème hétérogène et dynamique façonné par les perturbations naturelles comme les feux, les épidémies d'insectes, le vent et la régénération. La dynamique des trouées joue un rôle important dans la dynamique forestière parce qu'elle influence le recrutement de nouveaux individus au sein de la canopée et la croissance de la végétation avoisinante par une augmentation des ressources. Bien que l'importance des trouées en forêt boréale fut reconnue, les connaissances nécessaires à la compréhension des relations entre le régime de trouées et la dynamique forestière, en particulier sur la croissance, sont souvent manquantes. Il est difficile d'observer et de mesurer extensivement la dynamique des trouées ou les changements de la canopée simultanément dans le temps et l'espace avec des données terrain ou des images bidimensionnelles (photos aériennes,...) et ce particulièrement dans des systèmes complexes comme les forêts ouvertes ou morcelées. De plus, la plupart des recherches furent menées en s'appuyant sur seulement quelques trouées représentatives bien que les interactions entre les trouées et la structure forestière furent rarement étudiées de manière conjointe. Le lidar est un système qui balaye la surface terrestre avec des faisceaux laser permettant d'obtenir une image dense de points en trois dimensions montrant les aspects structuraux de la végétation et de la topographie sous-jacente d'une grande superficie. Nous avons formulé l'hypothèse que lorsque les retours lidar de tirs quasi-verticaux sont denses et précis, ils permettent une interprétation de la géométrie des trouées et la comparaison de celles-ci dans le temps, ce qui nous informe à propos de leur influence sur la dynamique forestière. De plus, les mesures linéaires prises à différents moments dans le temps permettraient de donner une estimation fiable de la croissance. Ainsi, l'objectif de cette recherche doctorale était de développer des méthodes et d'accroître nos connaissances sur le régime de trouées et sa dynamique, et de déterminer comment la forêt boréale mixte répond à ces perturbations en termes de croissance et de mortalité à l'échelle locale. Un autre objectif était aussi de comprendre le rôle à court terme des ouvertures de la canopée dans un peuplement et la dynamique successionelle. Ces processus écologiques furent étudiés en reconstituant la hauteur de la surface de la canopée de la forêt boréale par l'utilisation de données lidar prises. en 1998, 2003 (et 2007), mais sans spécifications d'études similaires. L'aire d'étude de 6 km² dans la Forêt d'Enseignement et de Recherche du Lac Duparquet, Québec, Canada, était suffisamment grande pour capter la variabilité de la structure de la canopée et de la réponse de la forêt à travers une gamme de peuplements à différents stades de développement. Les recherches menées lors de cette étude ont révélé que les données lidar multi-temporelles peuvent être utilisées a priori dans toute étude de télédétection des changements, dont l'optimisation de la résolution des matrices et le choix de l'interpolation des algorithmes sont essentiels (pour les surfaces végétales et terrestres) afin d'obtenir des limites précises des trouées. Nous avons trouvé qu'une technique basée sur la croissance de régions appliquée à une surface lidar peut être utilisée pour délimiter les trouées avec une géométrie précise et pour éliminer les espaces entre les arbres représentant de fausses trouées. La comparaison de trouées avec leur délimitation Iidar le long de transects linéaires de 980 mètres montre une forte correspondance de 96,5%. Le lidar a été utilisé avec succès pour délimiter des trouées simples (un seul arbre) ou multiples (plus de 5 m²). En utilisant la combinaison de séries temporelles de trouées dérivées du lidar, nous avons développé des méthodes afin de délimiter les divers types d'évènements de dynamique des trouées: l'occurrence aléatoire de trouées, l'expansion de trouées et la fermeture de trouées, tant par la croissance latérale que la régénération. La technique proposée pour identifier les hauteurs variées arbre/gaulis sur une image lidar d'un Modèle de Hauteur de Couvert (MHC) a montré près de 75 % de correspondance avec les localisations photogrammétriques. Les taux de croissance libre suggérés basés sur les donnés lidar brutes après l'élimination des sources possibles d'erreur furent utilisés subséquemment pour des techniques statistiques afin de quantifier les réponses de croissance en hauteur qui ont été trouvées afin de faire varier la localisation spatiale en respect de la bordure de la trouée. À partir de la combinaison de donnés de plusieurs groupes d'espèces (de conifères et décidues) interprétée à partir d'images à haute résolution avec des données structurales lidar nous avons estimé les patrons de croissance en hauteur des différents groupes arbres/gaulis pour plusieurs contextes de voisinage. Les résultats on montré que la forêt boréale mixte autour du lac Duparquet est un système hautement dynamique, où la perturbation de la canopée joue un rôle important même pour une courte période de temps. La nouvelle estimation du taux de formation des trouées était de 0,6 %, ce qui correspond à une rotation de 182 ans pour cette forêt. Les résultats ont montré aussi que les arbres en périphérie des trouées étaient plus vulnérables à la mortalité que ceux à l'intérieur du couvert, résultant en un élargissement de la trouée. Nos résultats confirment que tant la croissance latérale que la croissance en hauteur de la régénération contribuent à la fermeture de la canopée à un taux annuel de 1,2 %. Des évidences ont aussi montré que les trouées de conifères et de feuillus ont des croissances latérales (moyenne de 22 cm/an) et verticales similaires sans tenir compte de leur localisation et leur hauteur initiale. La croissance en hauteur de tous les gaulis était fortement positive selon le type d'évènement et la superficie de la trouée. Les résultats suggèrent que la croissance des gaulis de conifères et de feuillus atteint son taux de croissance maximal à des distances respectives se situant entre 0,5 et 2 m et 1,5 et 4 m à partir de la bordure d'une trouée et pour des ouvertures de moins de 800 m² et 250 m² respectivement. Les effets des trouées sur la croissance en hauteur d'une forêt intacte se faisaient sentir à des distance allant jusqu'à à 30 m et 20 m des trouées, respectivement pour les feuillus et les conifères. Des analyses fines de l'ouverture de la canopée montrent que les peuplements à différents stades de développement sont hautement dynamiques et ne peuvent systématiquement suivre les mêmes patrons successionels. Globalement, la forêt est presqu'à l'équilibre compositionnel avec une faible augmentation de feuillus, principalement dû à la régénération de type infilling plutôt qu'une transition successionelle de conifères tolérants à l'ombre. Les trouées sont importantes pour le maintien des feuillus puisque le remplacement en sous-couvert est vital pour certains résineux. L'étude à démontré également que la dernière épidémie de tordeuse des bourgeons de l'épinette qui s'est terminée il y a 16 ans continue d'affecter de vieux peuplements résineux qui présentent toujours un haut taux de mortalité. Les résultats obtenus démontrent que lidar est un excellent outil pour acquérir des détails rapidement sur les dynamiques spatialement extensives et à court terme des trouées de structures complexes en forêt boréale. Les évidences de cette recherche peuvent servir tant à l'écologie, la sylviculture, l'aménagement forestier et aux spécialistes lidar. Ces idées ajoutent une nouvelle dimension à notre compréhension du rôle des petites perturbations et auront une implication directe pour les aménagistes forestiers en quête d'un aménagement forestier écologique et du maintien des forêts mixtes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Perturbation naturelle, Dynamique forestière, Dynamique des trouées, Croissances latérales, Régénération, Succession, Lidar à retours discrets, Grande superficie, Localisation des arbres individuels, Croissance en hauteur.

Présentement, les décisions reliées à la succession forestière sont prises par les aménagistes à partir du meilleur de leurs connaissances et des informations disponibles. Toutefois, dans un contexte de réduction des incertitudes dans le calcul de la possibilité forestière (CPE), la caractérisation de l'importance de la succession cyclique pour la forêt boréale continue du Québec constitue un premier pas pour combler le manque d'information sur l'évolution des peuplements. Pour l'instant, la succession directionnelle (c.-à-d. lorsque l'intervalle entre deux perturbations majeures est suffisamment long pour que les espèces de fin de succession qui se sont établies en même temps que les espèces pionnières remplacent celles-ci dans la canopée) est de facto supposée par les aménagistes. À l'opposé, la succession cyclique n'est pas un concept très bien défini dans la littérature scientifique. Plusieurs définitions circulent et il était nécessaire d'harmoniser les termes pour en clarifier les concepts. Nous avons défini la succession cyclique, comme étant le maintien de la dominance de l'espèce pionnière dans la canopée au-delà de la cohorte initiale. De plus, nous avons supposé que l'absence de gaules et de semenciers d'espèces de fin de succession dans un peuplement pionnier déjà bien établi était une indication d'un site soumis à la succession cyclique et donc, que la dynamique successionnelle cyclique était étroitement reliée à l'exclusion des espèces de fin de succession. L'étude a permis de vérifier s'il y avait une plus grande probabilité de succession cyclique dans une région donnée lorsque la sévérité et la fréquence des perturbations y étaient élevées ou si la probabilité était avant tout attribuable à des conditions écologiques locales (différenciation de niche) où à des facteurs régionaux (interaction climat et régime de perturbations). Notre étude visait à quantifier (1) la présence de peuplements pionniers dans le paysage de la forêt boréale de l'est du canada et (2) la proportion de ces peuplements qui montrent une succession cyclique. Selon nos analyses, les effets des facteurs locaux sur l'occurrence de la succession cyclique n'ont pas été observés, tandis que nous avons pu observer qu'il y avait une plus grande probabilité de succession cyclique dans une région lorsque la sévérité et la fréquence des perturbations y étaient élevées. Bien qu'il semble que des perturbations naturelles fréquentes et sévères, laissant peu de semenciers locaux et détruisant les banques de graines, peuvent conduire à une extirpation locale des espèces de fin de succession, nous avons remarqué que le chevauchement, sur une courte période de temps, de perturbations d'origine anthropique (c.-à-d. colonisation et exploitation) avec celles d'origine naturelle (c.-à-d. feux et épidémie) favorise davantage la mise en place d'une succession cyclique dans la sapinière. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : succession cyclique, forêt boréale, espèces pionnières, état stable alternatif, accident de régénération

Il demeure peu de peuplements forestiers anciens en Finlande. Il ne tarde donc à comprendre le développement et le maintien de ces peuplements afin de les conserver, mais aussi de restaurer les forêts dégradées et d'établir des plans d'aménagement écosystémique. L'objectif général de cette étude était de documenter la dynamique de trouées de peuplements anciens dominés par Picea abies (L. Karst) au nord de la Finlande. L'étude se divise en deux volets. Un volet caractérise la dynamique de trouées de peuplements dominées par P. abies du nord de la Finlande sur trois aspects: (1) la taille et la fraction des trouées, (2) les arbres créateurs de trouées, et (3) la régénération des trouées. Le second volet porte sur une reconstruction historique de la dynamique des troués en établissant la distribution de création de trouées et en estimant l'ouverture annuel de la canopée. L'aire d'étude se situe dans le Parc National de Pallas-Yllas Tunturi (67°30-67°44' N, 24°00-24°55'E) au nord-est de la Finlande, où l'on retrouve des peuplements anciens de P. abies. Les trouées ont été recensées sur six transects de 400m. Des données concernant la taille, la portion ouverte, les arbres créateurs de trouées et la régénération ont été récoltées. Avec des échantillons d'arbres créateurs de trouées, nous avons daté les trouées et établi une rétrospective des perturbations des dernières 300 années en utilisant des analyses dendrochronologiques sur les patrons de croissances des cernes. La taille moyenne des trouées est plus grande que les études passées, supportant ainsi la faible densité et productivité de la location septentrionale de l'étude. La prédominance des vents sud-ouest a influencé la direction de chute des arbres créateurs de trouées. Bien que le recrutement se constitue principalement d'espèces tolérantes à l'ombre dans les trouées, leur petite taille suggère que la fermeture d'une trouée est lente. De plus, le recrutement ne semble pas influencé par les microsites engendrés par les arbres créateurs de trouées étant donné que la majorité des semis recensées dans les trouées sont établis sur des microsites non-perturbés. La distribution irrégulière des périodes de création de trouées et l'absence de pic distinct d'année créatrice de trouées confirment l'occurrence continue d'un régime de perturbation de trouées de petite envergure dont le temps de rotation est estimé à 250 années. Bien qu'aucune perturbation de grande échelle connue n'ait pris cours sur le territoire, les patrons de croissances de plusieurs P. abies ont enregistré de forte reprise de croissance. La plus importante période de reprise de croissance eut lieu de 1816-1826. Une perturbation intermédiaire est probablement tenue en cause. En conclusion, nos résultats démontrent que la dynamique de trouées est continue dans le temps malgré son asynchronisme et que la plupart des P. abies ressentent moins une reprise de croissance au cours de leur existence. Un aménagement forestier fait sur de longue rotation avec de multiples interventions est donc suggéré pour les peuplements dominés par P. abies; par contre la viabilité économique est peu probable. En termes d'écologie forestière, ce travail suggère que la dynamique de trouées est difficilement de mener des généralisations pour l'ensemble de la forêt boréale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Dendrochronologie, Dynamique de trouées, Finlande, Forêt boréale, Picea abies, Reprise de croissance.

En Abitibi, à l'ouest du Québec, l'exploitation forestière a été, et reste encore, le moteur de l'économie de la région. Cette activité forestière a laissé des empreintes sur le paysage forestier qui se caractérise par une augmentation de la proportion des peuplements feuillus. En effet, au 20ème siècle et en ce début du 21ème siècle, la récolte des conifères dans les peuplements mixtes ou à dominance résineuse a marqué le développement de l'industrie forestière. Les peuplements résiduels sont aujourd'hui envahis par les feuillus e.g. le peuplier faux-tremble (processus d'enfeuillement). En conséquence, on observe une diminution de la proportion des conifères aux échelles du peuplement et du paysage. Ces activités anthropiques (i.e. Coupes) sont-elles seules à l'origine de la modification de ce paysage ou l'augmentation de la fréquence de ces coupes? Pour tenter de répondre à cette question et mieux comprendre la dynamique de l'enfeuillement sur les argiles de l'Abitibi, nous avons comparé l'effet de la coupe et du feu sur les attributs (composition, structure et diversité) des peuplements. Ensuite, nous avons analysé l'influence de la composition d'origine sur ces attributs. Nos résultats montrent que la composition des tremblaies issues de feu et de coupes d'origine mixte ou résineuse est actuellement comparable. Seule la régénération diffère sensiblement. Les tremblaies d'origine résineuses renferment une proportion élevée de sapin baumier et de peuplier baumier comparativement à celles d'origine mixte dominées par le peuplier faux-tremble. La diversité alpha et bêta ne montrent pas de différences marquées. Seule la structure des tremblaies dégage une tendance. Les tremblaies issues de feu et de composition d'origine résineuse se caractérisent par une abondance de gaules et de grosses tiges. Celles issues de coupes d'origine mixte, renferment plus de perches et de chicots de toutes grosseurs. Ces résultats montrent que le type, l'intensité et la fréquence des coupes adoptées avant l'avènement de l'ère industrielle, n'aurait pas significativement altéré les attributs des tremblaies. Contrairement, de nos jours, l'industrialisation de l'exploitation forestière semble modifier significativement les attributs des peuplements en Abitibi. À l'issue de ces travaux, notre compréhension de la dynamique des tremblaies dans la plaine argileuse reste fragmentaire et très limitée. Une analyse plus approfondie est nécessaire pour mieux cerner la dynamique des tremblaies de la plaine argileuse d'Abitibi. Cette analyse devra viser à quantifier la perte de superficie de peuplements résineux au profit de tremblaies et identifier les processus à la base de cette dynamique. En outre, une analyse spatio-temporelle des communautés végétales à l'intérieur des tremblaies et à l'échelle du paysage abitibien permettrait de quantifier les écarts entre les proportions actuelles et historiques, et d'élaborer des stratégies d'aménagement adaptées au contexte régional. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Enfeuillement, Peuplier faux-tremble, Composition, Structure, Diversité, Argile, Perturbation, Feu, Coupe, Abitibi.

Les perturbations naturelles sont aujourd'hui reconnues comme étant des parties intégrantes de la dynamique des forêts, voire même essentielles à la diversité et au fonctionnement des écosystèmes. C'est pourquoi depuis quelques années, on croit que la meilleure façon de conserver la biodiversité et les fonctions essentielles des écosystèmes forestiers soumis aux pratiques d'aménagement serait d'émuler les processus de perturbation naturelle se déroulant dans les forêts non aménagées. Bien que l'importance des perturbations intermédiaires soit de plus en plus reconnue, la plupart des travaux sur l'émulation des perturbations naturelles s'est concentrée sur le feu. Toutefois, un aménagement basé sur la compréhension des régimes des perturbations naturelles ne peut pas être axé exclusivement sur la dynamique des feux, ignorant le rôle des perturbations moins sévères ou survenant à de plus petites échelles. Les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette (TBE) constituent après les feux, la plus importante perturbation affectant la forêt boréale. Certains auteurs ont souligné des similitudes entre les épidémies sévères de la TBE et la coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS). Ces deux perturbations s'attaquent aux arbres matures en affectant peu ou pas la régénération préétablie et les sols. Pour arriver à modifier un aménagement forestier afin qu'il s'approche davantage d'un processus naturel, il est essentiel de caractériser précisément les différences et les similarités entre perturbations naturelle et anthropique. Nous proposons, dans le cadre de cette étude, de comparer les effets des CPRS à ceux des épidémies de la TBE dans les peuplements résineux de la sapinière à bouleau blanc dans la région de la Gaspésie. Puisqu'une éclaircie pré-commerciale (EPC) est systématiquement faite après chaque CPRS, et qu'il n'est pas possible de départager les effets de ces deux pratiques, la CPRS et l'EPC constituent ensemble la perturbation anthropique étudiée. Pour mieux comprendre les phénomènes écologiques impliqués dans ces deux types de perturbation, l'étude a été réalisée à deux échelles, soit celle du peuplement et celle du paysage. À l'échelle du peuplement, 10 stations issues de CPRS effectuées en 1989 et 10 stations sévèrement affectées par la plus récente épidémie de la TBE ont été étudiées. L'échantillonnage de données de végétation a permis d'évaluer les effets de ces perturbations sur l'abondance de matière organique telle que les chicots, les débris ligneux, les arbres résiduels, ainsi que la régénération retrouvée une quinzaine d'années après les perturbations. À l'échelle du paysage, l'interprétation de photographies aériennes a permis de caractériser la taille, la forme, et la distribution spatiale des ouvertures créées par ces perturbations. Les résultats obtenus montrent que les espèces compagnes du sapin baumier, soit l'épinette blanche et le bouleau à papier, ont été favorisées par l'épidémie de la TBE, tandis que les CPRS+EPC semblent plutôt favoriser la dominance du sapin. Les peuplements issus de l'épidémie présentent plus d'éléments structuraux tels que les arbres résiduels, les chicots et les débris ligneux en plus de présenter plus de variabilité horizontale sur le plan de la densité des tiges de plus de 2 m de haut. Les peuplements issus de CPRS+EPC présentent une plus grande diversité d'espèces d'arbre pour les strates inférieures alors que les peuplements issus de l'épidémie montrent une plus grande diversité pour les strates supérieures. Ainsi, nos résultats suggèrent que l'on devrait tenter de préserver les espèces compagnes lors de l'aménagement des forêts dominées par le sapin baumier, ainsi que certains éléments structuraux essentiels au fonctionnement des écosystèmes. De cette façon, il sera possible de conserver la variabilité naturelle et la biodiversité végétale et animale de ces forêts, et ainsi favoriser la résilience de ces écosystèmes. À l'échelle du paysage, contrairement à ce que l'on s'attendait, les ouvertures créées par la TBE ont des formes plus régulières que celles créées par les CPRS. Par contre, étant donné leur taille grandement supérieure, les ouvertures créées par les CPRS ont tout de même moins de bordure par unité de surface. Ces résultats suggèrent que l'agrégation des unités de coupe devrait être limitée, comme dans le cas des coupes mosaïques. Par contre, les coupes mosaïques telles que pratiquées aujourd'hui, se font à une échelle trop grossière par rapport à la fine mosaïque créée par l'épidémie de la TBE.

Lorsque le feu longtemps considéré comme principale perturbation en forêt boréale, voit sa prévalence diminuer avec la pluviométrie, la dynamique forestière est contrôlée par d'autres types de perturbations comme les trouées, très fréquentes, dans les vieux peuplements. Surtout étudiées à l'échelle des peuplements, leur impact sur des unités régionales aujourd'hui encore mal connu, nécessite plus d'étude et surtout sur des intervalles de temps assez large pour en observer les effets. La dynamique de trouées est aujourd'hui reconnue pour les vieux peuplements dans de nombreux écosystèmes, mais encore très peu étudiées en forêt boréale. L'objectif de notre étude est de caractériser ces dernières, à une échelle régionale, dans des peuplements d'épinettes noires matures et âgés de la pessière à mousses en forêt boréale au Québec. Le premier chapitre est une revue littérature des perturbations naturelles supposées être à l'origine de trouées, des relations entre la dynamique de trouées et les vielles forêts. Le deuxième chapitre définit les caractéristiques des trouées et parle des implications en termes d'aménagement. Le principe de travail est basé sur la comparaison de l'évolution des trouées en superficie sur trente ans. Toutes les trouées ont été échantillonnées sur des photographies aériennes, dans des peuplements d'épinette en fonction de la localisation est ou ouest, de l'âge et du type de dépôts. Excepté dans les peuplements matures de la pessière de l'ouest sur dépôts organiques, les trouées de superficie supérieure à 500 m² sont les plus nombreuses et occupent les plus grandes superficies en trouées. Au cours du temps, les peuplements âgés sur tills de la pessière de l'est se sont le plus ouvert. Un rapport entre le taux d'ouverture et le taux de fermeture de 0.86 à l'ouest et de 0.41 à l'est, montrent que les peuplements de l'ouest se renouvellent plus rapidement qu'à l'est. Les caractéristiques des trouées observées sont certainement des données à prendre en compte par les études qui suggèrent une fermeture de la forêt boréale au Québec. Aussi, pourrait-on mieux les intégrer dans les pratiques sylvicoles destinées à préserver la diversité biologique des forêts anciennes, en appliquant un taux de CPRS en fonction de l'estimation de la quantité de tiges de plus de 90 ans. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Forêt boréale, Dynamique de trouées, Paysage, Vieilles forêts, Échelle temporelle.

Les perturbations naturelles sont des processus fondamentaux qui produisent des changements dans les écosystèmes forestiers. Les changements spatio-temporels dans l'assemblage des communautés forestières et les réponses individuelles des espèces aux perturbations naturelles dans des peuplements de Abies balsamea-Betula spp. ont été examinés. Je me suis intéressé à: (a) décrire la diversité et l'abondance des espèces après des perturbations de sévérité modérée, et les principaux facteurs qui affectent les réponses, (b) comparer la diversité et l'abondance des espèces au sein de trois régions distinctes, au niveau physiographique, à travers la zone boréale mixte, (c) examiner la diversité et l'abondance des espèces par rapport aux différents niveaux de mortalité causés par des perturbations naturelles (les trouées de canopée, les perturbations de sévérité modérée, le feu catastrophique), et (d) déterminer la variation des intervalles de retour pour les diverses perturbations représentant les composantes principales du régime de perturbations naturelles à travers la zone de forêt boréale mixte du Québec, Canada (à noter que cette section est dans l'Annexe 1). Les ordinations canoniques, les indices de diversité et les modèles univariés furent les principaux outils analytiques utilisés pour examiner les réponses de la végétation. Les facteurs écologiques comme la composition du peuplement avant la perturbation et la densité de débris ligneux grossiers ont fortement influencé la diversité et l'abondance de la végétation à la suite de perturbations de sévérité modérée, alors que les types de perturbations n'ont eu que des impacts mineurs sur les patrons. Différentes séries de facteurs ont déterminé la diversité et l'abondance de la végétation ligneuse après perturbation à travers la zone de forêt boréale mixte, avec l'importance d'un facteur particulier dépendant des caractéristiques spécifiques de l'habitat local. La composition du peuplement avant perturbation et la densité de débris ligneux grossiers furent les seuls facteurs affectant fortement la diversité et l'abondance dans tous les emplacements examinés. La variation dans la diversité alpha (α), gamma (S), et bêta (β) a été observée à travers la région. Shannon's H était le plus haut le long de la Côte Nord et le plus bas dans la Péninsule Gaspésienne. Les valeurs de evenness (J) indiquent que la variation dans les abondances relatives des espèces d'arbres de la canopée était plus grande le long de la Côte Nord par rapport à la Péninsule Gaspésienne. Les sites trouvé en Temiskaming-Abitibi ont eu des valeurs intermédiaires pour H et J. Pourtant, malgré des différences physiographiques considérables à travers la région, des patrons de régénération similaires ont été observés partout, avec les peuplements convergeant généralement vers la prédominance de résineux à la suite de perturbations de sévérité modérée. Les trouées de canopée et les perturbations de sévérité modérée n'ont pas changé le cours de la succession, tandis que les feux catastrophiques ont modifié substantiellement la communauté végétale, les espèces de début de succession intolérantes à l'ombre devenant dominantes. La densité et la diversité des espèces d'arbres et arbustes de sous-étage, mi-tolérantes et intolérantes à l'ombre ont augmenté alors que la mortalité augmentait. Les estimations de richesse d'espèces les plus élevées furent observées suite aux feux catastrophiques, plusieurs des espèces s'établissant exclusivement sous ces conditions. L'abondance relative de la régénération d'arbres de la canopée fut la plus similaire suite à des trouées de canopée et des perturbations de sévérité modérée. Au niveau de la communauté d'arbustes et d'arbres de sous-étage, les abondances relatives des espèces ont été les plus similaires suite à des perturbations de sévérité modérée et des feux catastrophiques. Les réponses de la végétation aux perturbations de sévérité modérée ont donc eu des traits communs avec les deux extrêmes du gradient de mortalité causé par des perturbations naturelles, mais pour des strates de régénération différentes. Ainsi, un changement graduel et linéaire dans les abondances relatives d'espèces; c.-à-d., de tolérant à intolérant à l'ombre avec des niveaux de mortalité croissants, n'a pas été observé. On a plutôt remarqué des seuils où des changements soudains et importants dans la composition de la communauté sont arrivés, les limites de ces changements étant dépendants de la strate de végétation en question. Les intervalles de retour estimés pour des trouées de canopée, des perturbations de sévérité modérée et des feux catastrophiques furent respectivement de 30,39, et entre 170 et 250 ans. Pour la tordeuse des bourgeons d'épinette et le chablis total, ceux-ci furent respectivement de 40 et 17 000 ans. L'agrégation spatiale des divers types de perturbations a été observée, certains secteurs étant plus enclins à l'apparition d'épidémies de tordeuse des bourgeons d'épinette ou au chablis total. L'émergence d'épidémies de tordeuse des bourgeons d'épinette fut dépendante de la densité de sapin baumier présente. Les chablis totaux ont eu tendance à arriver près des secteurs plats et dépressions présents à proximité des lacs dans les emplacements continentaux, alors que les chablis des emplacements côtiers ont plutôt été associés avec les conditions de haut de pente. Les patrons et processus spatio-temporels de perturbations naturelles dans les forêts boréales mixtes d'Abies balsamea-Betula spp. sont conformes à un régime de perturbations caractérisé par des événements fréquents et partiels et des événements rares et catastrophiques. Dès lors, la prédominance de conditions associées aux forêts de fin de succession à travers le paysage est favorisée. Le régime actuel de perturbations diffère nettement des modèles historiques des 400 dernières années, caractérisés par la prédominance des feux catastrophiques comme types de perturbations. L'augmentation prévue des intervalles de temps entre feux catastrophiques peut ainsi mener à une diversité de végétation réduite dans le système. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Dynamique de perturbations naturelles, Trouées de canopée, Perturbations de sévérité modérée, Tordeuse des bourgeons d'épinette, Chablis total, Feu catastrophique, Diversité et abondance de la végétation ligneuse, Intervalles de retour, Forêt boréale mixte de Abies balsamea-Betula spp.