La structure des communautés de lichens épiphytes de la forêt boréale demeure peu décrite, particulièrement dans les forêts d'épinette noire de l'est de l'Amérique du Nord. Il est important de mieux décrire ces communautés et de mieux comprendre les facteurs qui déterminent l'abondance des différentes espèces ou groupes d'espèces de lichens épiphytes. Ces connaissances seront utiles pour formuler des recommandations d'aménagement, dans l'optique où il est de plus en plus reconnu que les pratiques d'aménagement forestier ne doivent pas mettre en péril le maintien de la biodiversité et des processus écosystémiques. Le premier chapitre contient une évaluation de l'influence du temps depuis le dernier feu, de la structure du peuplement, de la taille et de l'âge des arbres ainsi que la hauteur des branches sur la biomasse de lichens épiphytes dans la forêt boréale de l'Ouest du Québec. Nous avons échantillonné 12 sites appartenant à quatre stades de développement (de 50 à >200 ans). Nous avons estimé la biomasse de trois groupes de lichens épiphytes (Bryoria, Evernia et Usnea) sur 12 arbres dans chaque site. Nos résultats ont montré que la biomasse de Bryoria et d'Usnea était plus élevée dans les stades intermédiaires de développement (entre 101 et 200 ans) comparativement aux plus jeunes (50-100 ans) et plus vieux stades (>200 ans). La biomasse des trois groupes était supérieure sur les arbres de plus gros diamètres (>16 cm) comparativement aux plus petits arbres (<16 cm). Ces résultats indiquent que la protection des peuplements après feu âgés de 101 à 200 ans devrait être priorisée afin de maintenir le rôle fonctionnel des lichens épiphytes dans les paysages aménagés. Le second chapitre vise à comparer les communautés de lichens épiphytes dans différents types de forêts résiduelles laissées après coupe et de comparer les effets de lisière entre des forêts résiduelles linéaires étroites et de plus grandes forêts. Nous avons comparé la biomasse totale de différents groupes de lichens épiphytes (Bryoria spp., Usnea spp., and Evernia mesomorpha) dans quatre différents types de forêts : séparateurs de coupe linéaires, bandes riveraines, grands blocs de forêts résiduelles et forêts d'intérieur. Nous avons aussi examiné si les effets de lisières sur la biomasse lichénique étaient présents dans deux types de forêts résiduelles parmi les quatre, soit les séparateurs linéaires et les grands blocs de forêts résiduelles. Les résultats indiquent que la biomasse de Bryoria était plus élevée dans les grands blocs résiduels et dans les forêts d'intérieur par rapport aux bandes riveraines et aux séparateurs de coupe, et que la biomasse d'Evernia était plus élevée dans les bandes riveraines que dans les autres types de forêts. La biomasse d'Usnea ne variait pas selon les types de forêts. Le long des transects localisés perpendiculairement à la lisière dans les deux types de forêts résiduelles linéaires, la biomasse de Bryoria à 0 et 15 m à l'intérieur de la lisière était significativement plus basse qu'à 30 m. La biomasse d'Evernia et d'Usnea était significativement plus basse à la lisière de la coupe totale (0 rn) comparativement aux parcelles localisées à l'intérieur (30 rn). Nos résultats suggèrent que dans un paysage où seuls des séparateurs de coupe et des bandes riveraines seraient laissés en guise de forêts résiduelles, les communautés de lichens épiphytes typiques des forêts d'intérieur pourraient ne pas se maintenir, particulièrement les biomasses élevées de Bryoria observées dans les forêts d'intérieur. Le troisième chapitre porte sur la colonisation des jeunes peuplements par les lichens épiphytes, un phénomène important pour le maintien de populations viables dans les paysages forestiers affectés périodiquement par les perturbations sévères. Nous avons examiné la colonisation de différentes espèces relativement communes de lichens foliacés et fruticuleux épiphytes dans des peuplements d'épinette noire en régénération dans la forêt boréale de l'ouest du Québec. Le nombre de thalles ainsi que l'abondance des espèces ont été mesurés sur des branches prélevées sur des jeunes arbres localisés dans des coupes totales, à différentes distances de forêts matures adjacentes (de 5 m à 100 m). Nous avons échantillonné des peuplements régénérés de deux façons, soit des peuplements issus d'une régénération naturelle qui s'est établie en sous-étage avant la coupe totale, et des peuplements régénérés par plantation suite à la coupe. Les lichens ont aussi été inventoriés dans deux classes d'âge de coupes, soit des coupes âgées de 12 à 18 ans et des coupes âgées de 6 à 12 ans. Les résultats indiquent que pour les jeunes coupes, le nombre de thalles et l'abondance par branche étaient supérieurs dans les peuplements issus de régénération naturelle pour la plupart des espèces de lichens épiphytes, alors que cette différence entre les deux types de régénération s'estompait dans les peuplements plus âgés. La distance par rapport au peuplement adjacent exerçait peu d'influence sur l'abondance des thalles pour la plupart des espèces, sauf pour celles qui se dispersent principalement par fragments de thalles, et particulièrement Bryoria spp., pour lesquelles le nombre de thalles était significativement plus élevé à 5 m qu'à 100 m. Ces résultats suggèrent donc que la plupart des espèces de lichens parviennent à coloniser les microsites présents dans les peuplements en régénération, peu importe l'origine de cette régénération. Dans le quatrième chapitre, nous examinons les taux de croissance de deux espèces de lichens épiphytes, Bryoria nadvornikiana et Evernia mesomorpha, en fonction de différents gradients d'ouverture du couvert. Les taux de croissance ont été évalués à partir de transplants installés dans deux types de peuplements, soit de vieux peuplements vierges et des vieux peuplements récemment traités par coupe partielle. Les accroissements ont été mesurés sur une période de deux ans, et plusieurs variables environnementales ont été mesurées directement sur les sites pour faciliter l'interprétation des résultats. Les résultats indiquent que malgré une variation importante dans les taux de croissance chez les deux espèces de lichens dans les différents types de peuplements, la création d'ouvertures dans le couvert dominant suite à des coupes partielles a un effet significatif et affecte négativement la croissance des deux espèces. La réponse négative est proportionnelle au degré d'ouverture dans le couvert dominant et B. nadvornikiana, une espèce généralement davantage associée aux couverts forestiers fermés, est significativement plus affectée qu'E. mesomorpha, une espèce plutôt associée aux couverts forestiers plus ouverts. Dans la discussion, nous soulignons que cette réponse négative contraste avec ce qui est généralement rapporté dans la littérature en ce qui concerne l'effet de la création d'ouvertures sur la croissance des lichens épiphytes. En fonction de l'analyse des différents paramètres environnementaux mesurés, nous suggérons que la réduction de la durée d'hydratation dans les coupes partielles, le risque accru de la fragmentation des thalles dans les coupes partielles, le climat relativement sec qui prévaut dans cette région, ainsi qu'une année particulièrement sèche lors de la deuxième année de l'étude peuvent expliquer ces résultats. Les résultats ne remettent pas en cause le fait que les coupes partielles peuvent contribuer au maintien des populations de lichens épiphytes au niveau du paysage, surtout lorsque l'on compare cette pratique aux coupes totales qui prévalent généralement dans cette région. Ils suggèrent néanmoins que, dans notre région, les peuplements récemment traités par coupe partielle offrent des conditions de croissance inférieures à celles que l'on retrouve dans les peuplements non coupés. Dans l'ensemble, cette thèse a permis de faire avancer significativement les connaissances sur les mécanismes déterminant la structure et la composition des communautés de lichens épiphytes en forêt boréale, en particulier en ce qui concerne la dispersion et la croissance de différentes espèces en fonction de différentes variables environnementales. Nous avons montré que la biomasse en lichens varie en fonction de la qualité et de la quantité de substrats disponibles pour la colonisation, tant à l'échelle de la branche, de l'arbre, du peuplement et du paysage. La qualité et la quantité de substrats pour les lichens sont intimement liées au temps écoulé depuis la dernière perturbation. La structure du couvert forestier influence fortement les conditions environnementales prévalant dans les forêts et ces conditions amont une influence importante sur les populations de lichens épiphytes. Les forêts d'intérieur semblent les plus propices au maintien de populations qui pourront servir de foyers pour la recolonisation des superficies perturbées récemment. Le maintien d'une proportion significative de parcelles de forêts matures (100 à 200 ans) présentant des conditions de forêt d'intérieur apparaît donc comme une mesure de précaution intéressante à adopter dans un contexte d'aménagement forestier. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : lichens alectorioides, effets de lisière, coupes partielles, croissance, dispersion, colonisation.

Les changements climatiques sont susceptibles d’affecter la croissance, le développement et la régénération des pessières noires de la forêt boréale. Les échecs de régénération dans les pessières à mousses (PM) de l’ouest du Québec causent des trouées dans la mosaïque forestière dense et augmentent la proportion de pessières à lichens (PL) dans le paysage. Les objectifs de l’étude sont de déterminer si les caractéristiques contrastantes des PM et des PL engendrent différents taux de photosynthèse maximale (Amax) chez les épinettes noires sur un gradient latitudinal ou saisonnier. Ensuite, l’étude tentera de déterminer si le Amax des individus reflète leurs capacités physiologiques par leur taux de carboxylation maximal (Vcmax) et de transport des électrons maximal (Jmax) extraits de courbes de réponse au CO2. Les taux de Vcmax et Jmax sont différents entre les PM et les PL car l’acquisition de ces nutriments semble différente. La latitude influence les valeurs de Vcmax et Jmax, mais l’effet serait causé par les caractéristiques floristiques et la composition du sol des placettes plutôt que par la latitude. Les capacités physiologiques ne se reflètent pas dans les valeurs de Amax, autant pour le type de peuplement que la latitude, car Amax serait limité par la concentration en CO2 qui ne permet pas la saturation de l’enzyme rubisco. Malgré l’absence de différence entre le Amax des PM et des PL, l’augmentation de la concentration en CO2 et de la température risque de créer un écart de Amax entre les types de peuplement, considérant leurs capacités physiologiques différentes. / Climate change is likely to affect the growth, development and regeneration of black spruce stands across the boreal forest. Regeneration failures cause gaps in the dense black spruce-feathermoss (BSFM) mosaic increasing the landscape proportion of open lichen-woodland (LW). The aims of the study are to determine whether the contrasting characteristics of BSFM and LW induce different light-saturated maximum photosynthesis (Amax) in black spruce trees across a latitudinal or seasonal gradient. Then the study will attempt to determine if Amax is likely to reflect their physiological capacities based on their maximum carboxylation rate (Vcmax) and maximum electron transport rate (Jmax) derived from CO2 response curves. Vcmax and Jmax are different between BSFM and LW mainly because nutrient acquisition seems different between stand types. Latitude affects values of Vcmax and Jmax, but the effect could be explained by soil and vegetation composition between experimental plots rather than by latitude. Physiological capacities do not match Amax values for stand type and latitude because Amax would be limited by CO2 concentration which does not allow saturation of rubisco. Despite the lack of difference between the Amax of BSFM and LW stands, future increase in CO2 concentration and temperature could induce a gap between their respective photosynthesis rates because of their different physiological capacities.

Dans la forêt boréale, l’augmentation de la fréquence et de la superficie d’îlots de pessières à lichens sur le territoire québécois a déjà été observée et pourrait résulter en une migration vers le sud de la limite nordique des pessières à mousses. Ce phénomène survient après des échecs de régénération, qui ont lieu lorsque le milieu est préalablement fragilisé lorsqu’une nouvelle perturbation affecte le peuplement. Avec la possibilité de détecter ce stress en analysant les propriétés spectrales de la végétation, les zones perturbées pourraient alors être identifiées. L’objectif principal de la présente étude est d’établir des liens entre d’une part, les informations extraites des signatures spectrales et d’autre part, les indices de végétation et les différents types de stress affectant les écosystèmes boréaux. Cela permettra de savoir s’il est possible d’identifier les pessières à mousses à risque de subir un accident de régénération en étudiant les propriétés spectrales de la végétation comme indicateur de stress. Pour répondre à cet objectif, des sites d’échantillonnage ont été positionnées aux 51e, 52e et 53e parallèles le long de la route de la baie James. Les placettes ont été regroupées en paires afin de faire des tests appariés et ainsi comparer les deux types de peuplements. Sur le terrain, les signatures spectrales ont été prises sur les feuilles aléatoirement prélevées sur cinq épinettes noires. Ces mesures ont été prises tout au long de la saison de croissance (3 campagnes d’échantillonnage). Quatre indices de végétation (NDVI, NDWI, PRI et SIPI) ont été extraits des signatures spectrales, et la pente moyenne du red-edge a été calculée. Les résultats obtenus ont permis de déterminer que certaines des pessières à mousses ont des valeurs très proches de celles des pessières à lichens, qui sont considérées comme des écosystèmes stressés. À partir de ces résultats, il est possible de supposer que le stress peut également être identifié à l’échelle du paysage (sur les images satellitaires) et ainsi permettre un suivi et une gestion après les feux et les épidémies afin de limiter les pertes de ce précieux écosystème. / In the boreal forest of northern Québec, the size and quantity of lichen woodlands patches is increasing, and taking over the spruce-moss forest territory. The phenomenon has been observed, and scientists now believe that the northern limit of the spruce-moss forest will slowly move south. This shift of ecosystem happens when the forest stand is already fragilized, and a perturbation occurs. Vegetation’s spectral properties can be used as a tool to assess and identify disturbed forest areas The main objective of this study is to establish relations between data extracted from spectral signatures, vegetation indexes and different types of stress that could affect boreal ecosystems. The identification spruce-moss woodlands prone to regeneration failure could be achieved with the study of spectral properties as stress indicators. In order to achieve this objective, sites from 3 latitudes (51, 52 and 53) have been sampled on James Bay Road. Plots have been regrouped in pairs for subsequent pairwise statistical tests to compare results from both forest stand types. Spectral signatures have been measured on 5 randomly chosen black spruces. These measurements were taken throughout the growing season (3 sampling campaigns). Four vegetation indexes have been extracted from spectral signatures (NDVI, NDWI, PRI and SIPI), and the mean slope of the red-edge area have been calculated. Results have shown that some of the spruce-moss stands have had very similar values to those from the lichen woodlands, that are considered as stressed ecosystems. From these results, it is possible to assume that stressed ecosystems can be detected at landscape level (on satellite images). Monitoring vegetation stress can help improve forest management after forest fires and insect’s epidemics to prevent the loss of this beautiful ecosystem.