Au Canada, un nombre élevé d'espèces de fougères ne se trouve que dans des habitats très restreints et spécialisés et n'ont qu'un faible nombre de populations connues, contenant seulement quelques individus. Ceci est reflété par le nombre élevé de fougères par rapport aux autres plantes vasculaires que l'on retrouve sur les listes d'espèces en péril. Un exemple de ceci est la woodsie à lobes arrondis (Woodsia obtusa), qui, bien que très commune vers le centre de son aire de répartition, est extrêmement rare dans la partie septentrionale de son aire de répartition dans le sud du Canada, où elle est connue à partir de seulement huit populations contenant peu d'individus. Des travaux récents ont montré que de l'habitat propice est disponible pour cette espèce à l'intérieur et à proximité de ses populations existantes au Canada. Par conséquent, il semblerait que, contrairement au paradigme qui suggère que les fougères sont principalement limitées par la disponibilité de l'habitat propice en raison des faibles limitations à la dispersion et à l'établissement, la woodsie à lobes arrondis est limitée dans sa capacité à disperser ses spores et/ou à recruter des individus et/ou à survivre en tant que sporophyte, puisque ces limitations sont les seules explications probables de non-saturation de l'habitat propice. Par une série d'expériences de terrain et de laboratoire, nous tentons de déterminer si une ou plusieurs des étapes du cycle de vie de la woodsie à lobes arrondis sont affectées négativement par certains facteurs environnementaux à la partie septentrionale de son aire de répartition, ce qui aurait comme effet de limiter la capacité de l'espèce à saturer l'habitat propice et donc d'établir plus de populations que l'on en retrouve actuellement. Ces expériences sont séparées en trois volets : i) la dispersion, ii) le recrutement des gamétophytes et des sporophytes et iii) la survie du sporophyte. Pour mesurer la dispersion des spores, nous avons recueilli des échantillons de sol à l'intérieur et autour (jusqu'à 50 mètres) de deux populations de l'espèce et nous les avons incubées dans des conditions propices pour favoriser la germination des spores et le développement ultérieur des gamétophytes. Des spores viables de woodsie à lobes arrondis (n = 638) ont germé dans plus de la moitié des échantillons de sol prélevés (69/130). Sur les 638 spores qui ont germé, 571 provenaient des sols situés à l'intérieur de cinq mètres du centre des populations, montrant un patron très inégal (leptokurtique) de dispersion des spores. Bien que nos résultats montrent que des spores viables se dispersent dans l'habitat propice, un manque apparent de recrutement in situ suggère que certains facteurs, notamment les taux faibles d'humidité dans l'habitat xérique de la woodsie à lobes arrondis au Canada, limite l'établissement de nouveaux individus, réduisant ainsi la dispersion fonctionnelle à un minimum. Pour le recrutement des gamétophytes et sporophytes, des spores de woodsie à lobes arrondis ont été recueillies dans deux populations. Ces spores ont ensuite été semées dans des conditions contrôlées au laboratoire afin de mesurer les facteurs affectant le recrutement du gamétophyte et du sporophyte. Les paramètres testés étaient les suivants : le pH, l'intensité de la lumière, l'humidité initiale, l'arrosage ultérieur et la densité des spores. Pour le recrutement des gamétophytes, un pH acide est un facteur limitant, et l'arrosage et la lumière réduite avaient un effet positif faible, mais significatif. Pour les sporophytes, des niveaux extrêmes de pH (4 et 8,5) limitent le recrutement, et les deux traitements d'eau (humidité initiale et arrosage hebdomadaire) augmentent significativement le recrutement. Les résultats suggèrent que les faibles niveaux d'eau observés dans les habitats naturels de la woodsie à lobes arrondis au Canada limitent le recrutement des gamétophytes et, surtout, le recrutement des sporophytes. Ceci suggère que la niche de l'espèce est très réduite au Canada comparativement à celle observée dans le centre de son aire de répartition. Pour la survie des sporophytes, des sporophytes de six mois cultivés en serre ont été transplantés dans des parcelles expérimentales dans deux populations naturelles et la survie de ces sporophytes a été suivie pendant quatre ans. Dans chaque parcelle, des données environnementales ont été recueillies. Des modèles de régression logistique multivariée ont été construits pour expliquer quels facteurs environnementaux ont significativement affecté la survie. La survie des sporophytes transplantés était plus élevée au parc Frontenac (27,4%), où l'ouverture du couvert forestier était la plus importante (13,5%). Après quatre ans, tous les individus survivants produisaient des sporanges. Les principaux facteurs environnementaux favorables à la survie des sporophytes sont un haut niveau de luminosité et une faible quantité de litière. Ces études expérimentales ont révélé un certain nombre de facteurs limitants agissant à des degrés différents à toutes les étapes du cycle de vie de la woodsie à lobes arrondis. Toutefois, le principal facteur expliquant la rareté de la woodsie à lobes arrondis au Canada semble être les différences observées entre les niches des deux générations de son cycle de vie (gamétophyte et sporophyte). En fait il semblerait que, contrairement à la plupart des exemples tirés de la littérature, que dans ce cas, les niches du gamétophyte et du sporophyte sont très différentes, et montrent très peu de chevauchement. Les résultats montrent que le recrutement du gamétophyte et du sporophyte requièrent de l'eau, mais que les quantités d'eau nécessaires pour ces deux types de recrutement sont rarement trouvées dans les habitats xériques où les sporophytes adultes de la woodsie à lobes arrondis ont le plus de succès. Bien que l'exploitation de niches différentes à des étapes distinctes d'un cycle de vie soit un phénomène relativement commun chez les espèces animales mobiles (par exemple les amphibiens et les insectes), ceci s'avère un énorme handicap pour une espèce sessile, signifiant que pour s'établir un individu doit se trouver au bon endroit au bon moment pour que les deux générations de son cycle de vie puissent bénéficier de conditions favorables. Cela pourrait potentiellement expliquer la rareté de plusieurs espèces de fougères (ou d'autres taxons sessiles à deux générations distinctes) à la limite de leur aire de distribution, et pourrait être au moins en partie, sinon entièrement responsable du patron de rareté observé chez de nombreuses espèces de fougères. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Woodsie à lobes arrondis, dispersion, établissement, rareté, survie, théorie de la niche

Le noyer cendré (Juglans cinerea) a un statut d'espèce en voie de disparition au Canada depuis 2003 dû à la forte mortalité causée par un champignon pathogène, le chancre du noyer cendré (Sirococcus clavigignenti-juglandacearum). Cette étude vise à localiser les peuplements forestiers renfermant des noyers cendrés en forêt privée dans les Cantons-de-l'Est, afin de déterminer si l'espèce se retrouve dans plusieurs types de milieux et de communautés végétales. En deuxième lieu, il s'agit d'évaluer si l'état de santé du noyer diffère dans les types de milieux où il se trouve. La composition végétale (arbres et herbacées) et les facteurs écologiques (édaphiques et caractéristiques de sites) ont été évalués dans 35 parcelles (400 m2) comprenant des noyers, ainsi que dans 55 parcelles sans noyer localisées dans des milieux différents ou similaires aux parcelles comprenant des noyers. Une analyse canonique des correspondances a permis de séparer les peuplements échantillonnés en 4 types de milieux, soit les plaines de débordement, les milieux mésiques riches ayant beaucoup de calcium dans le sol (+Ca), les milieux mésiques riches ayant moins de calcium dans le sol (-Ca) et les milieux mésiques pauvres. L'état de santé des noyers a été évalué (circonférence du tronc affectée et pourcentage de mort en cime). Les noyers sont plus sévèrement affectés par le chancre dans les plaines de débordement (30%) que dans les forêts mésiques (11 %). La mort en cime montre le même patron; dans les plaines de débordement, 24% des noyers présentent une mort en cime élevée (plus de 50% de branches mortes) comparativement à seulement 5% des noyers des forêts feuillues mésiques. D'après ces résultats, d'éventuelles plantations d'enrichissement ou de réintroduction auraient avantage à être réalisées dans les milieux mésiques riches (+Ca), là où la croissance du noyer est comparable à la croissance en plaine de débordement, mais où la maladie y est moins importante. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Juglans cinerea, espèce en voie de disparition, pathogène exotique, plaines de débordement, forêts mésiques riches, forêts privées.

Les changements climatiques affectent la distribution et la croissance d'espèces arborescentes telles que le peuplier faux-tremble et l'épinette noire, deux espèces dominantes de la pessière à mousses de l'ouest du Québec, et peuvent ainsi mener à d'importantes modifications de la composition et de la productivité future des forêts. Sur la ceinture d'argile du Québec, l'accumulation de matière organique au sol peut mener à des conditions d'humidité très variables. L'épaisseur de la couche organique est directement liée à un gradient de conditions édaphiques et affecte la croissance et la distribution des arbres à l'échelle du paysage. Afin de mieux comprendre comment les changements climatiques affecteront la croissance de la forêt boréale, l'importance des conditions de site, les relations croissance-climat et les réponses aux extrêmes climatiques du peuplier faux-tremble et de l'épinette noire ont été évaluées. Des régressions ont permis de mettre en évidence l'effet limitant de l'épaisseur de la couche organique sur la distribution et la croissance du peuplier faux-tremble, alors que l'épinette noire n'était pas affectée. Les relations croissance-climat des deux espèces ont été déterminées avec des analyses dendrochronologiques, qui ont montré que le climat affectait différemment la croissance radiale des deux espèces. La croissance de l'épinette noire était favorisée par des printemps doux et des étés frais. Le peuplier faux-tremble était principalement influencé par les conditions climatiques de l'année précédent la croissance et la température au mois de juin. Les extrêmes climatiques n'affectaient qu'une des deux espèces à la fois ou généraient des réponses de croissance opposées entre les deux espèces. L'épaisseur de la couche organique n'avait que peu d'effet sur les relations croissance-climat de l'épinette noire, mais modifiait la réponse du peuplier faux-tremble à certaines variables climatiques. L'épinette noire aura probablement une réponse relativement uniforme aux changements climatiques dans la région, alors que la réponse du peuplier faux-tremble pourrait varier localement selon l'épaisseur de la couche organique. Les réponses spécifiques à chacune des deux espèces au climat annuel et aux anomalies climatiques pourraient induire une séparation temporelle des niches écologiques et permettre une accumulation de biomasse plus constante lors d'extrêmes climatiques dans les peuplements mixtes, comparées aux peuplements purs. Que les changements climatiques aient des effets bénéfiques sur ces deux espèces ou non dépendra principalement de la balance entre la hausse des températures et l'augmentation des précipitations. Les changements climatiques auront des impacts spécifiques sur chaque espèce, qui varieront aussi selon les conditions édaphiques, ultimement menant à des taux de croissance différents entre les espèces et les sites. En augmentant la résilience de la forêt boréale, conserver des peuplements mixtes pourrait permettre de réduire les risques d'observer des effets néfastes des changements climatiques sur la productivité des forêts. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Picea mariana, Populus tremuloides, changements climatiques, couche organique, croissance radiale.

Les canards de mer forment un groupe taxonomique bien représenté dans les milieux nordiques. Ces espèces d'oiseaux hivernent dans les milieux côtiers de l'Amérique du Nord, de l'Europe et de l'Asie. Elles semblent fragiles dans les milieux anthropisés ; plusieurs ont accusé des déclins de populations importants et sont maintenant désignées en péril. Pourtant, les connaissances qu'on possède sur la démographie, l'écologie et la répartition des populations demeurent fragmentaires chez la plupart des espèces. L'objectif principal de cette étude était de répondre à la question qui demande quelles sont les ressources qui supportent la population de Garrots d'Islande de l'Est de l'Amérique du Nord dans le système marin du Saint-Laurent en hiver. Cette population est désignée en péril et il était pressant de documenter son écologie afin d'aider à sa conservation. Avec mes co-auteurs, j'ai abordé cette question avec une approche multi-échelles. J'ai d'abord souhaité examiner l'influence sur le régime alimentaire de la propriété la plus fondamentale des organismes vivants : leur masse corporelle. Puisant dans les concepts de la théorie de la quête alimentaire, de la compétition interspécifique et de l'allométrie, j'ai prédit que le contenu énergétique et la diversité du régime alimentaire hivernal des canards de mer seraient en relation inverse avec leur masse corporelle. J'ai testé ces prédictions à l'aide de données tirées d'une revue de littérature qui accordait une emphase particulière à la base de données de régimes alimentaires du US Bureau of Biological Survey. Cette étude est présentée dans le second chapitre. Les résultats montrent le rôle appauvrissant joué par la masse corporelle dans la composition du régime alimentaire et suggèrent aussi un effet de l'évitement de la compétition interspécifique. Cette étude trace un portrait global de l'ensemble des canards de mer d'Amérique du Nord qui sert ensuite de cadre pour l'étude approfondie qui a été faite du cas des Garrots d'Islande et à œil d'or présentée aux chapitres III et IV. Le troisième chapitre traite de la répartition spatiale, de la sympatrie et des facteurs abiotiques qui expliquent la répartition des Garrots d'Islande et à œil d'or à l'échelle du système marin du Saint-Laurent. J'ai analysé des données spatiales issues d'inventaires héliportés. Les résultats permettent d'identifier le cœur de l'aire d'hivernage de la population de Garrots d'Islande de l'Est de l'Amérique du Nord et le rôle joué par différentes composantes du paysage dans sa répartition spatiale. Dans le quatrième chapitre, les Garrots d'Islande et à œil d'or ont été comparés sur la base de leur sélection de l'habitat à l'échelle de la parcelle d'alimentation, de leur régime alimentaire et de la morphologie de leur bec. L'objectif de cette étude comportait deux volets : 1) identifier les ressources qui supportent la population de Garrot d'Islande en hiver et 2) évaluer le potentiel de compétition entre ces espèces. Cette étude a fourni une description inédite de l'habitat d'alimentation et du régime alimentaire du Garrot d'Islande dans l'estuaire du Saint-Laurent. Les analyses comparatives de la répartition à fine échelle spatiale, du régime alimentaire et de la morphologie suggèrent un faible potentiel de compétition entre ces deux espèces. Cette étude a fourni un exemple de partition des ressources entre deux espèces apparentées. Cette étude a approfondi nos connaissances sur l'écologie hivernale du Garrot d'Islande de la population de l'Est de l'Amérique du Nord. Les possibilités d'application de ces connaissances dans les mesures de conservation de cette population sont nombreuses. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Garrot d'Islande, Bucephala islandica, Mergini, canards de mer, sélection des ressources hivernales.

Prédire les réponses de la biodiversité aux changements climatiques anthropiques est devenu un champ de recherche avec des enjeux scientifiques et sociétaux majeurs. Mon travail de thèse a consisté à évaluer les impacts du réchauffement climatique sur un parasitoïde de drosophiles, Leptopilina boulardi, à une petite échelle géographique, le sud-est de la France. L'objectif était non seulement d'examiner l'évolution de la distribution du parasitoïde en réponse à une hausse des températures qu'il fallait préciser à cette échelle géographique, mais aussi d'appréhender les adaptations mises en place dans la zone de progression de l'espèce. Dans un premier temps, l'analyse de données d'échantillonnages et de données météorologiques m'ont permis de mettre en évidence une rapide expansion de l'aire de répartition du parasitoïde vers le nord, à un taux moyen de 90km/décennie, simultanément à une augmentation moyenne de la température de 1,57°C ces 30 dernières années, dans l'aire d'étude. Après avoir identifié les principaux facteurs environnementaux, structurant la répartition spatiale de L. boulardi, j'ai modélisé sa distribution potentielle dans le sud-est de la France, sous conditions climatiques actuelles et pour 2050, pour deux scénarios d'émission de CO2. En 2050, la distribution géographique de L. boulardi devrait considérablement s'étendre vers le nord sous l'effet des changements climatiques. Ensuite, en mesurant plusieurs traits d'histoire de vie selon 4 régimes thermiques fluctuants, j'ai montré que les populations de L. boulardi situées en limite d'aire de répartition sont génétiquement différenciées de celles situées dans l'aire centrale de répartition. Le fait que les populations marginales aient une valeur sélective plus importante à faible température suggère une adaptation locale des parasitoïdes dans la zone de progression de l'aire de répartition. La dernière partie de ce travail de thèse a pour objectif de mieux comprendre le processus de colonisation de L. boulardi. Pour cela, j'ai entrepris le développement de marqueurs RAD-sequencing sur 15 populations de cette espèce, distribuées le long d'un cline de latitude dans le sud-est de la France. Les nombreuses données issues du séquençage Illumina me permettront de connaître la structuration génétique de ces populations. L'ensemble de ces résultats obtenus au cours de ma thèse révèlent la force avec laquelle les changements climatiques peuvent impacter les espèces, principalement celles de haut niveau trophique, en provoquant des changements très rapide de distribution et des modifications génotypiques et phénotypiques permettant une meilleure adaptation locale / Predicting biodiversity responses to anthropogenic climate change has become a field of research with major scientific and societal issues. The main goal of my thesis was to evaluate the impacts of global warming on a Drosophila parasitoid, Leptopilina boulardi, at a small geographical scale, the South-East of France. The aim was not only to examine the change in the distribution of the parasitoid in response to rising temperatures, but also to understand the adaptations associated with this change. First, the analysis of insect sampling and meteorological data allowed me to demonstrate a rapid expansion of the parasitoid range to the north with an average rate of 90km/decade as well as a simultaneous temperature increase of 1.57°C on average over the past 30 years in the studied area. Following the identification of the main environmental factors structuring the spatial distribution of L. boulardi, I fitted a model predicting its potential distribution in the south-east of France, under the current climate and in 2050, for two CO2 emission scenarios. In 2050, the geographical distribution of L. boulardi should significantly extend northward as a result of climate change. Then, by measuring several life history traits under four fluctuating temperature regimes, I have shown that populations of L. boulardi located on the border of the range are genetically differentiated from those in the central range. The fact that marginal populations have a greater fitness at low temperature suggests local adaptation of parasitoids in the area of progression of range. The last part of this thesis aimed to better understand the process of colonization of L. boulardi. For this, I undertook the development of RAD-sequencing markers to genotype 15 populations of this species distributed along a cline of latitude in the southeast of France. Numerous data from Illumina sequencing will allow me to characterize the genetic structure of the populations. All the results obtained in my thesis highlight the force with which climate change may impact species, in particular those of high trophic level, causing rapid changes in distribution along with genotypic and phenotypic changes underlying local adaptation

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