Neuf palses boisées ont été étudiées dans la région de la rivière Boniface, Québec nordique (57°45'N; 76°20'O). L'analyse dendroécologique des épinettes noires (Picea mariana (Mill.) BSP.) et la radiodatation de la tourbe de surface et de la matière organique enfouie ont permis de décrire la structure des peuplements d'épinettes des palses boisées et de déterminer l'époque de formation de ces palses. Les palses boisées de la région d'étude sont couvertes par deux types de peuplement d'épinettes noires, soit les peuplements arborescents denses et les peuplements arbustifs ouverts. Chez les palses possédant un couvert arborescent dense, des couvertures nivales moyennes allant jusqu'à plus d'un mètre d'épaisseur ont été inférées à l'aide de la morphologie des tiges et du feuillage des épinettes noires. Il semble donc que le pergélisol couvert d'une forêt relativement dense peut se maintenir sous plus d'un mètre de neige. Deux types de palses possédant un peuplement arborescent dense ont été répertoriés, soit celles couvertes d'un peuplement ancien et celles couvertes d'un peuplement moins ancien. Les palses boisées étudiées se sont formées au cours de deux périodes différentes relativement sèches et froides. Les plus anciennes se sont développées entre les années 750 et 1000 ap. J.-C, alors que les plus récentes se sont principalement soulevées au cours du XVIe siècle (début du Petit Âge Glaciaire). À l'intérieur de ces deux périodes de formation, des palses à peuplement arborescent dense et des palses à peuplement arbustif ouvert se sont formées. Parmi les palses couvertes d'un peuplement arborescent dense, celles avec un couvert ancien se sont formées au cours de la première période alors que celles avec un couvert plus récent se sont formées au cours du Petit Age Glaciaire. L'époque de formation, le climat, la présence de forêt à proximité et le degré d'exposition des palses boisées semblent être les principaux facteurs ayant influencé la physionomie des peuplements forestiers qui les occupent.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / La saison et la sévérité des feux récents ont été étudiées au sein de la pessière noire à mousses du Québec afin de déterminer leur influence sur la régénération de l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.). Pour ce faire, 13 peuplements brûlés au cours des vingt dernières années au printemps ou en été ont été étudiés. Deux indicateurs écologiques ont été utilisés pour caractériser la sévérité des feux récents, soit l'épaisseur de la matière organique résiduelle et le recouvrement des espèces végétales. Un inventaire exhaustif de la régénération de l'épinette noire, sur une superficie totale de 500 m² par site, a également été réalisé dans chacun des sites en prenant soin de prélever toutes les plantules et de noter la nature du lit de germination dans lequel elles s'étaient établies. Que le feu ait lieu au printemps ou en été, le sol de tous les peuplements brûlés est couvert d'une épaisse couche de matière organique résiduelle. La matière organique noircie et les éricacées, indices du passage d'un feu léger, abondent dans tous les sites alors que les mousses et le sol minéral nu, qui indiquent le passage d'un feu sévère, couvrent une surface minime. Les deux indicateurs écologiques utilisés dans cette étude suggèrent que tous les feux étudiés ont été légers. La matière organique noircie étant peu favorable à la germination des graines et à la survie des plantules, la régénération de l'épinette noire est déficiente dans la majorité des sites étudiés. Ainsi, ce travail appuie l'hypothèse énoncée par Girard et collaborateurs (2009) selon laquelle les feux légers contribueraient à l'ouverture de la forêt et, ultimement, à l'expansion de la pessière à lichens au coeur de la forêt boréale fermée du Québec.

L'objectif de cette étude était de comparer les effets de l'éclaircie précommerciale d'hiver (ÉPCH) à ceux de l'éclaircie précommerciale conventionnelle (ÉPC) sur l'habitat du lièvre d'Amérique (Lepus americanus) et de l'orignal (Alces alces). L'éclaircie précommerciale d'hiver suit les mêmes règles d'application que l'éclaircie précommerciale conventionnelle mais elle est effectuée sur le couvert de neige. Les effets de l'ÉPCH sur la qualité nutritive des feuilles et des pousses annuelles étaient assez minimes. Par ailleurs, dans plusieurs cas, l'ÉPCH offrait un meilleur couvert pour le lièvre que l'ÉPC et elle offrait une production annuelle de bouleau blanc (Betula papyrifera) supérieure à l'ÉPC dans la strate d'alimentation de l'orignal (100-200 cm). À court terme, l'ÉPCH semble donc un meilleur traitement que l'ÉPC pour l'habitat du lièvre et de l'orignal. Le différentiel de hauteur et le différentiel de diamètre du sapin au moment de l'éclaircie sont les 2 variables les plus importantes pour expliquer ces différentiels (5 et 10 années suivant le traitement) par rapport aux arbres concurrents. L'ÉPCH diminue la compétition autour des arbres dégagés pendant au moins 10 années.

L'objectif principal de ce mémoire était d'approfondir nos connaissances sur la dynamique des populations de deux espèces sympatriques de lemming, le lemming brun (Lemmus sibericus) et le lemming variable {Dicrostonyx groenlandicus) à l'Ile By lot, Nunavut, Canada. Une première analyse a permis de caractériser les fluctuations interannuelles d'abondance des deux espèces sur une période de 13 ans. Cette analyse a montré que la cyclicité des deux espèces diffère, malgré une période équivalente de 3-4 ans. Les variations d'amplitude chez le lemming brun, l'espèce la plus abondante, étaient plus importantes que chez le lemming variable, mais synchrones entre les deux espèces. Nous avons aussi analysé la démographie des deux espèces au cours de deux années consécutives, une de pic d'abondance et une de déclin. Nos résultats suggèrent une plus grande variation interannuelle de la démographie et de la densité pour le lemming brun par rapport au lemming variable. On n'a noté aucune différence dans les variations saisonnières entre les deux espèces. De façon générale, la taille de la population adulte diminuait durant l'été alors que le taux de reproduction et l'abondance des jeunes augmentaient. / The main objective of this thesis was to improve our knowledge on the population dynamic of two sympatric lemming species, the brown lemming (Lemmus sibericus) and the collared lemming (Dicrostonyx groenlandicus) on Bylot Island, Nunavut, Canada. In a first analysis, we characterised inter-annual fluctuations in abundance of both species over a 13-year period. The cyclicity differed between the two species but periodicity was the same (3-4 years). Fluctuations were of greater amplitude in the brown lemming, the most abundant species, than in the collared lemming but nonetheless synchronous between species. We also analysed the demography in both species during two consecutive years, a peak and a declining year of abundance. Our results suggest that the demography and density of brown lemmings was more variable than those of collared lemmings. We found no differences between the two species in seasonal variations. Generally, adult population size decreased during the summer and the reproductive rate and abundance of juveniles increased.

Les principaux objectifs du présent mémoire étaient de quantifier les distributions horizontales et verticales des flux azotés dans différents secteurs de la baie de Baffin et de la mer du Labrador ainsi que d’évaluer la réponse de ces processus à diverses perturbations expérimentales (exposition à la lumière, baisse de pH et enrichissement en ammonium) représentatives des changements actuellement observés dans l’océan Arctique. Contre toutes attentes, les flux azotés ont montré une réponse mineure aux traitements, impliquant toutefois une diminution locale de la nitrification en présence de lumière dans un secteur caractérisé par une fraction supérieure d’eau d’origine Atlantique. Ce dernier résultat suggère une réponse différentielle de la nitrification aux changements de régime lumineux résultant de la fonte des glaces. Les conclusions découlant de cette étude ont contribué à l’amélioration de notre compréhension du cycle de l’azote dans un contexte de changements climatiques rapides.

Comme la plupart des animaux doivent se déplacer pour se nourrir, échapper à la prédation et trouver des partenaires, les capacités locomotrices sont d'une grande importance dans l'écologie d'une espèce. La performance musculaire est déterminée par les attributs biomécaniques et physiologiques de l'animal. Bien que les lois physicochimiques soient les mêmes pour tous les organismes, les meilleures solutions face aux contraintes définies par ces lois sont influencées par la taille de l'organisme. Au cours de sa croissance, le pétoncle géant, Placopecten magellanicus, est initialement sessile, ensuite très mobile et enfin, plus sédentaire. La simplicité de son système locomoteur, combinée avec sa réponse de fuite caractéristique face à une étoile de mer prédatrice, facilite l'examen de l'impact de la taille sur ses performances. Nous avons utilisé des mesures de force in vivo pour évaluer comment P. magellanicus utilise son muscle adducteur pendant la réponse de fuite, déterminant ainsi comment l'utilisation et les capacités du muscle évoluent sur un large éventail de taille (hauteur de coquille de 30 à 98 mm). L'analyse des composantes principales issues du comportement de fuite a révélé que les paramètres associés à l'endurance et à la fréquence de contraction phasique sont liés sur les deux premiers axes, alors que les mesures de production de force sont associées sur le troisième axe. L'endurance et le nombre de claps lors de la réponse de fuite ont montré une dépendance par rapport à la taille, mais la taille a un impact plus prononcé sur la production de force. Une hausse puis une baisse de la production de force phasique ont été observées avec l'augmentation de la taille. Les variables physiologiques musculaires telles que les activités enzymatiques et le contenu en phosphoarginine ont présenté une dépendance similaire sur la taille. Nos résultats indiquent donc que les caractéristiques comportementales et physiologiques de P. magellanicus suivent une dépendance semblable par rapport à la taille et nous suggérons que des considérations écologiques soient responsables de ces changements.

Les conflits sexuels et la coévolution antagoniste sont des forces évolutives pouvant jouer un rôle important dans la divergence des populations et l'évolution des espèces. Les patineurs, chez lesquels on retrouve un conflit entre les sexes quant à la fréquence des accouplements, constituent un excellent exemple de l'existence et des impacts à long terme de ces forces. Cependant, il existe moins d'informations quant au rôle joué par ces forces chez les espèces et les populations contemporaines de ces insectes. L'objectif central de ce projet est de déterminer le rôle du conflit sexuel et de la coévolution antagoniste dans l'évolution de populations contemporaines de Gerris gillettei. Un objectif secondaire est de confirmer et d'expliquer la répartition disjointe de cette espèce en Amérique du Nord. Une analyse comparative des patrons de répartition et de diversité génétique de G. gillettei et de ses espèces soeurs a révélé que G. pingreensis et G. gillettei partagent un important polymorphisme mitochondrial et nucléaire, suggérant qu'elles ne forment qu'une seule et même espèce. Les résultats ont aussi démontré que G. incognitus constitue une espèce génétiquement distincte avec une répartition disjointe auparavant insoupçonnée. La caractérisation de 19 populations naturelles de G. gillettei a révélé que la coévolution antagoniste a joué un rôle dans leur différenciation. En effet, une importante variation intra-et inter-populationnelle ainsi que des corrélations intersexuelles pour des traits reliés au conflit sexuel ont été documentées. L'absence de corrélation entre les épines connexivales des femelles et un ou plusieurs traits de persistance des mâles suggère que les segments génitaux des femelles pourraient être plus importants que prévu pour la résistance ou que des processus post-copulatoires pourraient aussi être en action en plus du conflit sexuel dans ces populations. Des expériences de croisement sans choix de partenaires ont révélé que le niveau d'armement des mâles et des couples influence la durée de la copulation. Cependant, dans ces expériences, les traits reliés au conflit n'ont eu aucune influence sur le succès reproducteur des individus. De plus, les expériences sans choix de partenaires ont révélé que la différenciation résultant du conflit sexuel n'est pas suffisante pour jouer un rôle dans l'isolement reproducteur. En effet, aucune asymétrie n'a été trouvée dans le comportement et le succès reproducteur de couples sympatriques et allopatriques. Des expériences de croisement avec choix de partenaires, effectuées dans des conditions semi-naturelles, ainsi que l'utilisation d'une méthode d'assignation parentale ont révélé que le succès reproducteur des mâles et des femelles est similaire et qu'il est corrélé à la fréquence effective des accouplements chez chacun des sexes. Ces résultats suggèrent que dans cette espèce, les deux sexes tirent des bénéfices des accouplements multiples. Ces expériences ont aussi révélé que le niveau de développement des épines connexivales des femelles est corrélé au succès reproducteur et à la fréquence effective des accouplements. À l'opposé, la morphologie des mâles n'est pas corrélée à ces variables. De plus, la morphologie des couples indique que différents types de mâles peuvent avoir du succès avec des femelles armées. Ces résultats sont en accord avec ceux provenant des populations naturelles et ils suggèrent que des processus post-copulatoires pourraient jouer un rôle dans les populations de G. gillettei. Dans l'ensemble, ce travail contribue à une meilleure compréhension du rôle du conflit sexuel et des conséquences de la coévolution antagoniste dans l'évolution des populations contemporaines de patineurs, une échelle auparavant négligée chez ces insectes. De plus, ce travail suggère que d'autres interactions liées à la reproduction pourraient être en action dans les populations naturelles de patineurs.

Le très abondant Boreogadus saida occupe au sein de l’écosystème marin arctique une place prépondérante, ce qui lui vaut une attention croissante des scientifiques. Arctogadus glacialis, commun dans toutes les mers arctiques, est beaucoup moins étudié. Les deux espèces et leurs jeunes stades cohabitent mais ces derniers sont pratiquement impossibles à différencier. Seuls des outils génétiques, ou une méthode utilisant la taille du noyau de l’otolithe développée dans cette thèse, peuvent distinguer les deux espèces. Ces méthodes d’identification ont permis d’étudier pour la première fois l’écologie des jeunes stades d’Arctogadus et d’estimer la proportion de cette espèce dans des échantillons de gadidés arctiques. À la lumière des observations faites en mer de Beaufort, il apparait que les jeunes Arctogadus ont une abondance environ vingt fois moindre, une taille à l’éclosion supérieure, un taux de croissance similaire, et un taux de mortalité inférieur aux jeunes Boreogadus. Pour Boreogadus, l’hypothèse selon laquelle certaines larves éclosent en hiver près des panaches des fleuves, a été testé, d’abord en comparant la saison d’éclosion dans six régions de l’océan Arctique caractérisées par différents apports d’eau douce. Conformément à cette hypothèse, l’éclosion commence en hiver dans les mers recevant de forts apports fluviaux alors que l’éclosion débute au printemps dans les régions aux apports d’eau douce limités. Les larves qui éclosent en hiver profitent d’une longue saison de croissance leur permettant d’atteindre des tailles pré-hivernales largement supérieures aux larves qui éclosent en été, ce qui favoriserait leur survie. Cette même hypothèse a ensuite été testée en comparant la composition chimique des otolithes de Boreogadus provenant de ces six régions, et les différences observées semblent appuyer l’hypothèse. Les tendances actuelles au devancement de la débâcle, au réchauffement des eaux de surface et à l’augmentation du débit des fleuves pourraient favoriser le recrutement de Boreogadus, et possiblement aussi celui d’Arctogadus. Découle de cette thèse une connaissance accrue de l’écologie de gadidés habitant un océan confronté à une pléthore de changements. / The very abundant polar cod (Boreogadus saida) plays a preponderant role in the Arctic marine ecosystem and consequently has received significant attention in recent years. The ice cod (Arctogadus glacialis), a common species in all Arctic seas, is much less studied. Both species co-occur on Arctic continental shelves and their early life stages are often found together in ichthyoplanktonic collections. However, larvae and juveniles of polar cod and ice cod are almost impossible to differentiate. Only genetic tools, or a method using the size of the otolith nucleus developed in this thesis, can distinguish the two species. These identification methods allowed to study for the first time ice cod early life stage ecology and estimate the proportion of this species in Arctic gadids samples. In light of observations made in the Beaufort Sea, it seems that young ice cod are about twenty times less abundant, hatch at a larger size, grow at the same rate, and have a mortality rate inferior to young polar cod. For polar cod, the hypothesis that some larvae hatch in winter near river plumes, was tested, first by comparing the hatching season in six regions of the Arctic characterized by different freshwater inputs. Consistent with this hypothesis, hatching starts in winter in seas receiving large river discharge while hatching starts in spring in regions with limited freshwater inputs. The larvae hatched in winter benefit from a long growth season allowing them to reach larger pre-winter size than larvae hacth in summer, a condition that likely favors their survival. This same hypothesis was further tested by comparing the otolith chemistry of polar cod juveniles from those six regions, and the differences observed seem to support the hypothesis. On-going trends of earlier ice break-up, warmer surface layer, and increased river discharge could favor polar cod, and possibly also ice cod, recruitment. Arise from this thesis an increased knowledge of the ecology of gadids living in an Ocean facing a plethora of changes.

En gestion des populations animales, le contrôle d’une population peut être atteint par la modification d’un ou plusieurs paramètres démographiques (survie, reproduction ou mouvements). La population de Grandes oies des neiges (Chen caerulescens atlantica), une espèce qui niche en Arctique, est aujourd’hui considérée surabondante suite à la croissance exponentielle de sa population à la fin du 20ème siècle. En 1999, des mesures spéciales de conservation visant à stabiliser la population via une augmentation du taux de récolte à la chasse ont été instaurées, la plus spectaculaire étant une saison de chasse durant la migration printanière au Québec. Cette thèse a pour objectif d’évaluer les effets de ces mesures sur les processus démographiques sous-jacents suivants : la survie, la reproduction et le recrutement des jeunes en tant que reproducteurs. Nous présentons d’abord un nouveau modèle statistique de survie qui permet de produire des estimés de survie non biaisés en présence d’incertitude sur la perte des marques auxiliaires utilisées pour la détection des individus. Ce modèle utilise toutes les informations provenant des recaptures vivantes, des observations et des reprises à la chasse d’individus marqués de 1993 à 2005. En contrastant deux périodes, avant et à partir de 1999, nous avons montré que la diminution de survie a été la plus marquée chez les adultes durant les migrations automnale et printanière au Québec relativement à la baisse observée l’hiver aux États-Unis. Basé sur des données de la principale colonie, Île Bylot, Nunavut (1995-2007), nous n’avons pas trouvé d’évidence d’un effet reporté de la pression de chasse au Québec durant le printemps sur différents paramètres de reproduction l’été suivant (densité de nid, date et taille de ponte), une fois pris en compte l’effet des conditions climatiques rencontrées durant la migration et à l’arrivée sur le site de nidification. Cependant, le taux de récolte des adultes au printemps après 1998 est apparu comme un facteur important affectant à la baisse le recrutement des jeunes dans la population au cours de la période 1992-2005. En lien avec la stratégie mixte de reproduction des oies qui utilisent à la fois des réserves exogènes et endogènes pour la reproduction, le mécanisme sous-jacent suggéré est un effet reporté du dérangement par la chasse sur l’alimentation au printemps via une diminution des réserves endogènes. Nous démontrons ainsi de façon empirique que si la chasse diminue la survie, elle peut aussi diminuer l’accès à la reproduction. Nous suggérons que la diminution de la productivité de la population qui avait déjà été documentée se ferait principalement via la décision de se reproduire ou non (recrutement et propension à se reproduire) plutôt que par une baisse du succès reproducteur (indépendamment de la décision de se reproduire). Cette population semble aujourd’hui stabilisée, mettant en évidence que ces mesures de conservation ont vraisemblablement porté leurs fruits.

Les copépodes sont au cœur des flux de matière et d'énergie dans les réseaux trophiques arctiques et subarctiques. La structure et les fonctions des communautés de copépodes dépendent de l'assemblage des espèces dont elles sont constituées, mais on en connait très peu sur les interactions interspécifiques qui peuvent influencer ces propriétés. Les copépodes ont la capacité d'ingérer leurs propres œufs et nauplii (cannibalisme) ainsi que ceux des autres espèces (prédation intraguilde). Il est donc possible que ce type de prédation ait le potentiel de contrôler le recrutement et la dynamique des espèces de copépodes. L'objectif principal des travaux de recherche présentés dans ce mémoire de maîtrise était donc de mieux comprendre la dynamique des interactions interspécifiques au sein des communautés de copépodes arctiques et subarctiques et plus précisément, la prédation intraguilde soupçonnée de façonner ces communautés. Des expériences en laboratoire ont permis de caractériser la prédation intraguilde de l'espèce arctique Metridia longa sur les œufs d'une autre espèce arctique Calanus hyperboreus, ainsi que la prédation intraguilde de cette dernière sur les œufs de l'espèce subarctique Calanus finmarchicus. Différentes conditions de température, concentration d'œufs et nourriture alternative ont été testées. Parmi les conditions d'incubation testées et les différences individuelles dans les traits des prédateurs (par ex. longueur du prosome, stade de développement), seulement la concentration des œufs a eu un effet significatif et positif sur l'ingestion des œufs, et ce pour les deux relations étudiées. Environ un quart des prédateurs incubés ont rempli plus de la moitié de leurs besoins métaboliques avec l'ingestion des œufs seulement. Par la suite, un modèle de distribution verticale des œufs de C. hyperboreus dans le Golfe d'Amundsen a été développé avec l'intégration de la prédation de M. longa afin de vérifier les implications écologiques de cette interaction interspécifique. Nos résultats montrent une relation asymétrique où M. longa a peu d'impact sur le recrutement de C. hyperboreus alors que les œufs interceptés par M. longa peuvent représenter une partie importante de ses besoins métaboliques durant l'hiver. Cependant, l'ingestion des nauplii n'a pas été considérée et devrait être étudiée puisque que ces larves représentent également des proies de choix, susceptibles d'être davantage visées. Ainsi l'impact de la prédation intraguilde aurait pu être sous-estimée.