La qualité nutritive et allélochimique de la plante hôte joue un rôle déterminant dans la dynamique des populations des défoliateurs forestiers. La tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana (Clem.)) (Lepidoptera : Tortricidae) (TBE) est un lépidoptère considéré comme le plus important ravageur des forêts d’Amérique du Nord et attaque principalement le sapin baumier (Abies balsamea (L.)) et l’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss). Le feuillage de ces essences hôtes contient des composés polyphénoliques (les tannins) lesquels sont souvent rapportés dans la littérature comme composés chimiques utilisés par les plantes pour limiter les impacts des espèces herbivores. Certains traitements sylvicoles comme les éclaircies sont parmi un ensemble de facteurs aptes à influencer la composition polyphénolique des essences ligneuses. Ainsi, l’éclaircie dans de jeunes peuplements de sapins baumiers a déjà été reliée à des baisses en contenu de tannins et des hausses en azote foliaire un an après le traitement. De plus, lors d’une étude sur le terrain, les effets à court terme de l’éclaircie sur ces composés chimiques ont été corrélés à des augmentations de survie larvaire et de vitesse de développement chez la tordeuse des bourgeons de l’épinette. Toutefois, la relation de cause à effet entre les effets de l’éclaircie sur la chimie de l’essence hôte et les performances de l’insecte reste à être établie. Dans la présente étude, l’impact des variations en tannins et azote foliaire induites par l’éclaircie sur la survie, le développement, la croissance et l’utilisation de la nourriture par les larves de TBE a été étudié à l’aide d’extraits polyphénoliques purifiés et de diverses sources d’azote incorporés à diverses concentrations dans une nourriture artificielle. Les résultats de cette étude supportent l’hypothèse que les variations polyphénoliques et azotées foliaires, induites par l’éclaircie des jeunes peuplements de sapin baumier, sont responsables des effets positifs à court terme de ce traitement sur la survie et le développement de l’insecte de même que sur les augmentations de défoliation observées suite au traitement. Des expériences sur l’utilisation de la nourriture par la TBE en fonction des contenus en tannins de sa nourriture ont aussi été menées à l’aide de tannins extraits et purifiés de feuillage de sapin baumier et incorporés à diverses concentrations dans une nourriture artificielle. Ces travaux visaient à documenter le degré de plasticité de l’insecte en terme de processus d’utilisation de nourriture face aux variations en contenus polyphénoliques de sa nourriture. Des travaux similaires ont été conduits à l’aide de tannins extraits de feuillage d’épinette blanche. Dans le cas du sapin baumier, les résultats montrent que l’insecte possède une panoplie de mécanismes de compensation dans ces processus alimentaires pour limiter les impacts des tannins. Toutefois, des effets négatifs sur les performances de l’insecte sont détectés à mesure que les contenus en tannins de sapin baumier augmentent dans le substrat alimentaire. En ce qui concerne l’épinette blanche, l’insecte possède aussi une panoplie de mécanismes de compensation. Contrairement au sapin baumier, l’épinette blanche semble contenir un niveau optimal de tannins dans son feuillage au delà duquel la plante n’obtient pas de gain supplémentaire en terme d’effets létaux sur l’insecte. Une expérience a aussi été conduite sur le système d’interaction Tannins d’épinette blanche - Bacillus thuringiensis var. kurstaki (Btk) – TBE à l’aide d’extraits polyphénoliques de feuillage et de toxines de Btk incorporés seuls et/ou en combinaison à diverses concentrations dans un substrat alimentaire artificiel. Les résultats de ces travaux ont montré qu’individuellement ces deux types de composés (tannins et Btk) ont de sérieux effets délétères sur l’insecte. Cependant, lorsqu’ils sont présents ensemble dans la nourriture, ces derniers ont des effets antagonistes mutuels réduisant ainsi leurs effets létaux respectifs envers l’insecte. / Host plant nutritive and allelochemical characteristics are important factors of forest insect defoliator population dynamics. The spruce budworm (Choristoneura fumiferana (Clem.)) (Lepidoptera : Tortricidae) is one of the most important lepidopteran forest pests of North America attacking especially balsam fir (Abies balsamea (L.)) and white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) trees, two host tree species that contains polyphelonics which are believed to act as defensive chemicals against herbivores. Certain sylvicultural treatments such as stand thinning are among the variables that affect host tree foliar polyphenolics. Stand thinning of young balsam fir tree stands is known to decrease, the year following the treatment, host content in foliar tannin and to increase foliar nitrogen. These short term changes in host chemistry have already been related shown to increases in spruce budworm larval survival and development rates in field studies. However, the cause-effect relationship remains to be established. In the current study, effects of variations in balsam fir foliar tannin and nitrogen related to stand thinning were investigated on spruce budworm survival, growth, development and food utilization using purified tannins from host tree foliage and various sources of proteins incorporated into artificial diet. Results from this study support the hypothesis that changes in host tree tannin and nitrogen following thinning of young balsam fir stands are responsible for increases budworm survival and defoliation. Food utilization studies were also conducted using balsam fir foliage purified tannin extract incorporated into artificial diet in order to document the level of tolerance and plasticity of budworm larvae to foliar polyphenolic variations. Similar studies were conducted using white spruce foliage. In the case of balsam fir foliar tannins, it appears that the spruce budworm is negatively affected by these compounds as their concentration increases in host trees. The insect exhibited various types of compensatory feeding mechanisms that allowed it to partially deal with both balsam fir and white spruce tannins. Contrary to balsam fir, white spruce trees appear to contain an optimal amount of tannins above which the host tree does not produce any more gain more deleterious effect on the insect. An additional study that investigated the system of interactions white spruce tree tannin - Bacillus thuringiensis var. kurstaki (Btk) - spruce budworm was conducted using artificial diet supplemented with various concentrations of tannin and Btk purified toxin. Results indicate that alone in the diet, tannin and Btk toxin have deleterious effects on spruce budworm larvae. However, when these compounds are both present in the diet they antagonize each other such that their respective potency against the insect is reduced.

Des modèles empiriques ont été développés pour prédire la transpiration de quatre peuplements de sapin baumier (Abies balsamea L.) de la forêt Montmorency, Québec, à partir de mesures heat pulse velocity (HPV) et de mesures dans une chambre ventilée. La réponse à la blessure due à l'installation de la sonde HPV dans l'arbre expliquait 16% de la variabilité des mesures HPV dans le peuplement testé. Un facteur de correction polynomial est proposé pour l'atténuation du signal HPV dans le sapin baumier. Les taux de transpiration des quatre peuplements étaient tous significativement différents. Les coefficients d'atténuation des effets hydrologiques de la coupe (Ca) ont été calculés et des relations ont été ajustées en fonction de propriétés des peuplements. Les Ca étaient hautement corrélés avec l'âge, la hauteur et en particulier avec la surface terrière. La fonction de Ca indique qu'une récupération hydrologique de 50% est atteinte 16 ans après la coupe. Les valeurs estimées de Ca basés sur la transpiration étaient similaires à celles obtenues à partir des mesures de fonte de la neige pour les peuplements de 2, 12 et 22 ans.

Une augmentation considérable de l’abondance des grands herbivores a des répercussions majeures sur la composition, la structure et le fonctionnement des écosystèmes forestiers ce qui peut entraîner des échecs de régénération chez de nombreuses espèces d'arbres. Cependant, la réduction de l’abondance des herbivores ne garantit pas le rétablissement d'espèces sensibles au broutement. Dans un tel contexte, la plantation d’arbres peut être utilisée afin de restaurer le couvert forestier. Le succès des plantations avec des espèces d’origines vulnérables au broutement est potentiellement contraint à la fois par le broutement résiduel et la compétition pour les ressources par la régénération naturelle d’autres espèces. Notre objectif principal était d'évaluer les relations directes et indirectes entre le broutement par le cerf de Virginie (Odocoileus virginianus; Zimm.) et les changements dans la compétition sur la performance du sapin baumier en plantation dans un contexte de réduction de la densité des grands herbivores. À l'aide d'une expérience contrôlée, nous avons démontré que le cerf de Virginie induit simultanément un effet direct négatif par le broutement des flèches apicales et un effet indirect positif sur les plants en diminuant la compétition pour la lumière induite par les espèces compagnes. Les effets directs négatifs, cependant, l'emportent sur les avantages d'une disponibilité accrue en lumière. Contrairement à nos prédictions, la préparation de terrain et le dégagement mécanique n’ont pas eu d’effets positifs sur la performance et la survie des plants et n’ont pas diminué de manière significative la compétition pour les ressources à moyen terme. Nous proposons de poursuivre les recherches afin de cibler une densité de cerfs qui maximise les effets positifs du broutement tout en minimisant les effets négatifs et que, dans ce contexte, la prescription pour la préparation du terrain et le dégagement mécanique devrait reposer sur d'autres considérations que la promotion de la croissance des plants. / High abundance of large herbivores has major impacts on the composition, structure and functioning of forest ecosystems, which can result in regeneration failures of many tree species. Reduction of the large herbivore, however, does not warrant successful recovery of species sensitive to browsing. In such contexts, planting in combination with silvicultural treatments can be used to restore forest cover over large areas. Our main objective was to evaluate the direct and indirect relationships between white-tailed deer browsing, changes in biotic and abiotic factors induced by site preparation and mechanical release at the tree level on survival and performance of planted balsam fir under reduced deer density. Using a controlled experiment, we demonstrated that white-tailed deer induces both a direct negative effect by browsing on apical shoots of fir, and a positive indirect effect on planted seedlings by decreasing competition for light from palatable species. The magnitude of direct negative effects, however, outweighs the benefits of increased light availability. Contrary to predictions, site preparation as well as mechanical release did not have a positive effect on seedling performance and survival and did not significantly reduce competition for resources. We propose to continue research to find a target deer density that maximizes positive effects of browsing and minimize its negative effects. In this context, prescription for site preparation and mechanical release should be based on considerations other than promoting seedlings growth.

L'épinette noire est considérée comme l'une des essences commerciales résineuses les plus importantes de la forêt boréale du Québec (Gagnon et Morin 2001). Selon Larson 1963 (Lejeune 2004), le rendement en sciage dépend principalement des caractéristiques morphologiques de l'épinette comme la hauteur des arbres et le défilement. Le projet a consisté à reconstituer la forme 3D des tiges d'épinette noire et du sapin baumier avec les modèles de défilement développés par Schneider et al. (2014), à partir de leurs diamètres et hauteurs respectifs issus des données de l'inventaire écoforestier du Ministère des Forêts de la Faune et des Parcs (MFFP), (1360 placettes réparties dans le Québec forestier méridional). Le logiciel Optitek (développé chez FPInnovations) a ensuite été utilisé pour simuler le rendement théorique optimal en sciage de chaque placette. Une analyse de ce rendement a permis d'évaluer l'effet de variables géographiques, bioclimatiques, stationnelles et dendrométriques sur le rendement en sciage chez ces deux essences. L'effet de ces différentes variables a également été étudié en fonction du contexte du marché moyen du bois. Les résultats indiquent que le rendement en sciage augmente avec la hauteur des placettes mais différemment selon les configurations d'usines. Les modèles basés sur un diamètre minimum d'utilisation à 7.5 cm fournissent des estimations plus précises et des gains importants en termes de rendement en sciage et de produits forestiers que ceux basés sur un diamètre marchand à 9 cm fin bout. Les modèles d'analyses paramétrés en fonction des variables géographiques, dendrométriques et du bioclimat expliquent de façon significative la variation du rendement théorique en sciage (PMP/m³, types de produits p. ex. 10, 12, 16 pieds) à l'échelle de la placette. Ceux-ci révèlent une augmentation du rendement en sciage et qu'un fort indice de défilement des tiges dans les faibles densités influence à la baisse ce rendement suivant le type de configuration de l'usine 16'.

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’épidémie de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE) ayant débuté en 2006 au Québec a désormais affecté plus de 7 million d’hectares. Bien que l’abondance et la vigueur de la régénération préétablie soient des facteurs de haute importance concernant la composition et la productivité futures des forêts, très peu d’études ont ciblé la façon dont celles-ci sont affectées par la TBE. La coupe de récupération post-TBE deviendra un enjeu économique majeur en zone boréale et la réduction de son impact passe par une compréhension des processus écologiques affectés par l’épidémie en cours. La présente étude vise à approfondir les connaissances de l’impact d’une épidémie de la TBE et de la coupe de récupération post-TBE sur la défoliation subie par la régénération préétablie de peuplements mixtes de sapin baumier et d’épinette noire. Les objectifs spécifiques sont d’abord d’évaluer l’effet de la hauteur et de l’espèce des tiges de régénération, ainsi que de la composition du peuplement, sur la défoliation subie par la régénération préétablie. Ensuite, d’évaluer l’effet de la coupe de récupération sur cette défoliation. Les résultats démontrent que la hauteur, l’espèce, la composition du peuplement et la coupe de récupération affectent toutes significativement la défoliation subie par la régénération. Les individus plus grands, les tiges de sapin baumier et toutes les tiges se trouvant dans des sapinières subissent davantage de défoliation. La défoliation des tiges d’épinette noire dans les pessières était radicalement plus élevée dans les sites récupérés comparativement aux sites naturels, ce qui pourrait influencer la composition future de ces peuplements. Davantage d’études long-terme sont nécessaires afin de mieux comprendre la dynamique sous la canopée durant une épidémie de la TBE, en particulier dans des peuplements dominés par l’épinette noire, ce qui permettrait une meilleure gestion écosystémique de nos forêts et une diminution leur susceptibilité à la TBE. / Since 2006, the area defoliated by the spruce budworm (SBW) in Quebec has doubled almost every year, and it has now affected more than 7 million hectares. Although advance regeneration abundance and vigor are critical factors determining future forest composition and productivity, very few studies have focused on how they are affected by a SBW outbreak. In the years to come, post-SBW salvage logging will become a major economic issue in boreal forests and reducing its impact involves an understanding of the ecological processes affected by the outbreak in progress. This study aims to determine the impact of SBW outbreaks and of post-outbreak salvage logging on the defoliation sustained by advance regeneration in mixed stands of balsam fir and black spruce. The specific objectives were, first, to assess the effect of regeneration height and species (balsam fir or black spruce), as well as canopy composition, on the defoliation of advance regeneration. Second, to evaluate whether the defoliation sustained by advance regeneration is greater in salvage logged sites or in natural stands of different compositions. Results showed that height and species of regeneration, canopy composition and salvage logging all significantly affected defoliation. Taller advance regeneration, balsam fir advance regeneration, and all regenerating stems in fir-dominated stands sustained more defoliation. Defoliation sustained by black spruce regeneration was much greater in post-outbreak harvested stands than in the understory of natural sites. Harvesting stands with an important component of black spruce regeneration could potentially reduce the future abundance of black spruce, the preferred species for harvesting. Long-term studies are needed to better understand the dynamics in the regeneration layer during a SBW outbreak, particularly in spruce-dominated stands, to conduct better ecosystem-based management and to help reduce the overall susceptibility of our forests.

Le broutement par le cerf de Virginie sur l'île d'Anticosti rend difficile la régénération du sapin baumier. Ce projet vise à évaluer l'impact de coupes avec protection de la régénération et des sols (CPRS) de grandes dimensions sur la régénération du sapin baumier, des espèces compagnes et sur la diversité végétale et ce, en présence d'une population abondante de cerf. Les résultats montrent que la distance de la lisière boisée n'influence pas la distribution, le nombre et la hauteur des semis. La distribution, le nombre de semis/hectare et la croissance en hauteur du sapin et du bouleau à papier sont diminués par le broutement. Les débris ligneux peuvent soustraire temporairement les semis au broutement. Le cerf n'a pas d'effet global sur le nombre d'espèces végétales, mais il a un impact négatif marqué sur le recouvrement total des espèces et il entraîne une modification de la composition en espèces. Les grandes CPRS ne permettent pas de reconstituer les sapinières originales. / Browsing by white-tailed deer on Anticosti Island makes balsam fir regeneration difficult. This project aims at evaluating the impact of large clear-cuts on balsam fir regeneration, associated species and vegetation diversity when they are submitted to high deer densities. Results show that distance from forest edge does not affect the stocking, the density and the height of seedlings. Stocking, number of seedlings/hectare and height growth of fir and white birch are reduced by browsing. Woody debris can protect temporarily seedlings from browsing. In general, deer does not affect the number of plant species, but produces an important negative impact on total cover of species and causes a modification in the species composition. Large clear-cuts fail to restore balsam fir forests.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Devant l'urgence climatique, l'aménagement forestier peut contribuer à la lutte contre les changements climatiques, notamment par la production de produits du bois qui stockent du carbone hors de l'atmosphère pendant de longues périodes en substituant par le fait même des matériaux plus polluants. La coupe partielle, un procédé sylvicole qui tarde à être utilisé plus largement au Québec, fait tranquillement ses preuves en forêt boréale quant à son potentiel pour l'adaptation et l'atténuation des changements climatiques. Le but de ce mémoire était d'évaluer la capacité à créer des produits du bois de haute valeur et de longue durée de vie de deux types de coupe partielle en forêt boréale. Plus spécifiquement, le but était de comparer l'effet de la coupe progressive irrégulière à couvert permanent et de l'éclaircie commerciale sur le potentiel de croissance des arbres résiduels et leur rendement en produits du sciage et ce, par rapport au scénario de référence de la coupe totale. En utilisant la Forêt Montmorency comme étude de cas, le modèle 3-PG a été utilisé pour simuler la croissance et la coupe de peuplements monospécifiques de sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill) et d'épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss). Grâce à StatSAW, l'assortiment de produits du bois issu des récoltes a été établi selon les différents traitements de récolte. Les résultats les plus marquants ont été observés sur le diamètre quadratique des tiges résiduelles. Pour le sapin baumier, des gains de 1,9, 2,5 et 3,3 cm ont été observés lors de la coupe finale à 70 ans pour les peuplements ayant subi à 30 ans des éclaircies commerciales de 25%, 33% et 40% de la surface terrière respectivement, par rapport à des peuplements non traités. Pour des peuplements soumis à la coupe progressive irrégulière à couvert permanent, un gain de 5,6 et 3,3 cm a été observé comparativement au contrôle à 70 et 90 ans. Pour l'épinette blanche, des gains de 1,8, 2,5 et 3,2 cm ont été observés pour l'éclaircie commerciale à 25%, 33% et 40% respectivement. Pour la coupe progressive irrégulière à couvert permanent, un gain de 5,1 et 3,6 cm a été observé comparativement au contrôle à 70 et 90 ans. Malgré les gains significatifs en diamètre chez les deux essences, l'assortiment de produits du bois cumulatif des scénarios avec éclaircie commerciale à la suite de la coupe finale à 70 ans ne s'est pas distingué du scénario de référence de la coupe totale (sans éclaircie). Cependant, dans une perspective de récolte à perpétuité, la coupe progressive irrégulière à couvert permanent a démontré le meilleur potentiel de génération de produits du bois de grandes dimensions pouvant stocker du carbone sur de longues périodes. En effet, la transition vers une structure de peuplement irrégulière, complétée à 90 ans, devrait permettre des coupes subséquentes qui affichent les meilleures proportions de sciage, avec les dimensions de produits les plus grandes ayant un fort potentiel d'utilisation en construction, où les meilleurs temps de demi-vie sont observés. Dans l'optique de mieux établir le potentiel des coupes partielles à lutter contre les changements climatiques, un bilan carbone complet serait nécessaire, en incluant l'ensemble de la dynamique du carbone de l'écosystème et des produits du bois. Également, il serait nécessaire d'évaluer l'impact de perturbations naturelles, comme la tordeuse des bourgeons d'épinettes, sur les peuplements issus de ce type de coupe. Somme toute, les résultats suggèrent que les coupes partielles, notamment celles faisant partie d'un système de récolte à couvert permanent, ont un fort potentiel de lutte contre les changements climatiques. / In the face of the climate emergency, forest management can contribute to the fight against climate change, notably through the production of wood products that sequester carbon out of the atmosphere for long periods of time, thereby substituting more polluting materials. Partial cutting, a silvicultural process that has been slow to be used more widely in Quebec, is gradually proving its potential in the boreal forest for adaptation and mitigation of climate change. The purpose of this thesis was to evaluate the performance of two types of partial cutting to create high quality wood products with long half-life cycle in the boreal forest. More specifically, the goal was to compare the effect of continuous cover irregular shelterwood and commercial thinning on growth potential of residual stems and wood product yield compared to the control scenario of clearcutting only. Using the Montmorency Forest as a case study, the 3-PG model was used to simulate the growth and harvesting of monospecific stands of balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill) and white spruce (Picea glauca (Moench) Voss). Using StatSAW, the assortment of wood products from harvests was estimated for the different treatments. The most striking results were observed on the quadratic diameter of residual stems. For balsam fir, a gain of 1.9, 2.5 and 3.3 cm was observed following commercial thinning of 25%, 33% and 40% of the basal area respectively. For stands submitted to the continuous cover system, a gain of 5.6 and 3.3 cm was observed compared to the control at 70 and 90 years. For white spruce, a gain of 1.8, 2.5 and 3.2 cm was observed for the commercial thinning at 25%, 33% and 40% respectively. For the continuous cover, a gain of 5.1 and 3.6 cm was observed compared to the control (clearcut only) at 70 and 90 years. Despite the significant gains in diameter in both species, the cumulative assortment of products of the commercial thinning at the final cut of 70 years did not differ from the reference of clearcutting (without thinning). However, from a perpetual harvesting perspective, continuous cover irregular shelterwood showed the best potential for generating larger-sized wood products that can store carbon over long periods. The last harvest, which would be repeated in subsequent cuts, shows the highest sawnwood proportions, with the largest product sizes having high potential for construction use, where the longest half-life times are observed. To better establish the potential of partial cuts to address climate change, a full carbon budget would be required, including the carbon dynamics in ecosystems and wood products. Also, it would be necessary to evaluate the impact of natural disturbances, such as the spruce budworm, on stands treated by this type of harvesting. In conclusion, the results suggest that partial cuts, particularly when included in a continuous cover harvest system, have a strong potential to contribute to climate change mitigation.

Le Queyras est un territoire situé à la confluence d'influences climatiques océaniques continentales et méditerranéennes. Cette spécificité a permis le développement d'une biodiversité exceptionnelle mais particulièrement vulnérable aux changements globaux. Pour mieux comprendre leur dynamique actuelle, et afin de contribuer à élaborer des scenarii prédictifs de leur évolution basés sur leur dynamique passée, une approche paléoécologique pluridisciplinaire, associant pédoanthracologie et dendrochronologie, a été menée dans des forêts matures de mélèze (Larix decidua), de pin cembro (Pinus cembra) et de sapin (Abies alba). L'analyse des charbons de bois recueillis dans les sols de ces peuplements révèlent que la composition passée a pu être bien différente de l'actuelle. Le mélèze et le pin cembro sont présents dès la recolonisation postglaciaire (respectivement 8873-9014 cal. BP et 8702 – 9024 cal. BP). Les relations cernes-climat révèlent la sensibilité du pin cembro et du sapin aux conditions hydrologiques, confirmant le caractère xérique de ce massif. D'autre part, l'étude de la dynamique holocène des forêts subalpines et des variations de leur limite supérieure révèlent que les changements globaux semblent favoriser le mélèze. Alors que les résultats pédoanthracologiques montrent que le pin cembro et le mélèze se sont succédé à l'étage subalpin tout au long de l'Holocène, la dendrochronologie met en évidence les conséquences des changements globaux : le pin cembro devient de plus en plus sensible au réchauffement climatique tandis que le mélèze semble profiter des changements d'occupation du sol associés à une augmentation des températures. / The Queyras is a region located at the limit of oceanic, continental and Mediterranean climatic influences. This specificity led to a level of biodiversity exceptional but particularly sensitive to global changes. We used a pluridisciplinary paleocological approach by means of pedoanthracology and dendrochronology applied in old growth forests of Larch (Larix decidua), Stone pine (Pinus cembra) and Fir (Abies alba) to assess the present forest dynamics and to contribute to forecast the probable future forest dynamics. Wood charcoal analyses issued from natural soils sampled in these forests reveal past periods with vegetation composition sometimes quite different from the present one . Larch and Stone pine installed in the early Holocene (respectively 8873-9014 cal. BP and 8702 – 9024 cal. BP). Climate-growth relationship evidence the high sensitivity of both stone pine and fir to hydrological conditions which attests the dry conditions of this massif. In addition to that, the study of the upper limit dynamics of subalpine forests during the Holocene reveals that global changes seem to favour Larch. Whereas pedoanthracology results show permanent succession of Larch and Stone pine at the subalpine vegetation stage over the Holocene period, dendrochronology emphasizes the consequences of global changes: Stone pine gets more and more sensitive to climate warming while Larch seems to benefit of land use changes associated with temperature increase.

Plusieurs études ont mis en lumière l'importance du bois mort dans la dynamique des écosystèmes forestiers boréaux, qu'il soit sur pied (chicot) ou au sol. Chez les espèces boréales de l'est de l'Amérique du nord, on dispose cependant de relativement peu d'informations sur la dynamique des arbres morts per se, en termes de recrutement, de taux de dégradation, de rapidité de décomposition, etc. Cette thèse vise à approfondir les connaissances sur la dynamique des arbres morts de quatre espèces très communes en forêt boréale de l'est : le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.), le sapin baumier (Abies balsamea [L.] Mill.), le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et l'épinette noire (Picea mariana [Mill.] BSP). La thèse est divisée en quatre chapitres. Le premier chapitre décrit les trajectoires de dégradation du bois mort en forêt mature ou surannée. Des courbes de persistance sur pied des chicots ont été construites pour chaque espèce, et les trajectoires de dégradation ont été documentées en se basant sur la forme de la relation, le délai dans l'initiation de la chute et la demi-vie (le temps requis pour que la moitié des tiges soient tombées). Chez la plupart des espèces, les courbes de survie ont pris la forme de fonctions sigmoïdes inversées. Le peuplier faux-tremble, le pin gris et dans une moindre mesure le sapin baumier présentaient des délais significatifs avant que les taux de chute ne deviennent importants. De plus forts taux de chute étaient observables chez l'épinette noire dans les premières années suivant la mort. Le pin gris était clairement l'espèce la plus persistante vu sa grande résistance à la chute et aux bris. Le diamètre des arbres n'a pas influencé significativement la probabilité de chute. Au deuxième chapitre, je me suis intéressée aux taux de minéralisation du bois des chicots et aux facteurs qui les influencent. Les taux de minéralisation différaient significativement entre les espèces. Le peuplier faux-tremble présentait un taux de minéralisation plus rapide que ceux des conifères. Le pin gris occupait le deuxième rang, suivi par le sapin baumier. L'épinette noire s'est révélée particulièrement résistante à la minéralisation. Aucune différence n'a été observée entre les taux de minéralisation à la base et à hauteur de poitrine chez les conifères, tandis qu'à la base des chicots de peuplier faux-tremble, ce taux était significativement plus élevé qu'à hauteur de poitrine. Le temps écoulé depuis la mort de l'arbre (TDM) et l'activité des Cérambycidés étaient significativement associés à une minéralisation plus rapide chez le peuplier faux-tremble, le sapin baumier et le pin gris, alors qu'une croissance lente et un faible diamètre étaient associés à des taux de minéralisation plus lents chez l'épinette noire. Je suggère que les conditions environnementales dans lesquelles se trouvaient les pessières noires échantillonnées pourraient expliquer pourquoi le TDM influence moins la minéralisation du bois des chicots chez l'épinette noire. Au chapitre 3, j'ai examiné les patrons temporels de mortalité et la dynamique des arbres morts après feu sur une période de dix ans chez le peuplier faux-tremble, le pin gris et l'épinette noire. Les patrons temporels de mortalité des trois espèces ont révélé que la mortalité était décalée dans le temps. La majeure partie de la mortalité a eu cours dans les deux années suivant le feu, mais le processus de mortalité s'est poursuivi jusqu'à la fin de la période d'étude de dix ans. Le pin gris était l'espèce la plus persistante comme chicot, suivi du peuplier faux-tremble et de l'épinette noire. Les facteurs influençant la persistance des chicots représentaient plusieurs échelles et étaient généralement spécifiques à chaque espèce. La sévérité du feu était le seul facteur commun à toutes les espèces influençant la persistance des chicots, ceux situés dans des peuplements sévèrement brûlés étant moins susceptibles de tomber. La persistance sur pied des chicots de peuplier faux-tremble augmentait avec la surface terrière et le diamètre des tiges. La présence de coupes de récupération dans le paysage n'a affecté que la persistance des chicots d'épinette noire. Les patrons de chute différaient aussi selon les espèces. Le court-circuitage du stade de chicot (i.e. quand un arbre vivant tombe directement au sol) ainsi que le déracinement de chicots étaient communs. La mortalité décalée dans le temps des arbres dans plusieurs peuplements, ainsi que la persistance relativement élevée des chicots dix ans après feu, ont assuré un recrutement continu de bois mort frais qui a permis la présence d'une importante quantité de chicots ainsi que l'abondance simultanée de bois mort de différents stades de dégradation. Le dernier chapitre est intégrateur des chapitres précédents. J'y ai examiné quels traits morphologiques prévoient le mieux le TDM et la densité résiduelle du bois et j'y ai évalué dans quelle mesure un système de classification de la dégradation communément utilisé est représentatif de ces deux variables. Les résultats indiquent que les meilleures combinaisons de traits prédictifs du TDM et de la densité du bois diffèrent d'une espèce à l'autre. Le recouvrement d'écorce et la pénétrabilité du bois constituaient les seuls traits morphologiques prédictifs communs à toutes les espèces relativement au TDM et à la densité résiduelle du bois, respectivement. Le stade de dégradation constituait un indicateur grossier de l'âge des chicots (i.e. TDM). L'âge moyen des chicots croissait généralement avec les stades de dégradation, mais des chevauchements significatifs dans les TDM de stades de dégradation adjacents ont été observés chez toutes les espèces. Le même phénomène a été observé relativement à la densité du bois. Cette étude montre que le système de classification de la dégradation utilisé peut être utile lorsque des estimations grossières sont requises. Cependant, lorsque des estimations plus précises sont nécessaires, les modèles spécifiques à chaque espèce construits selon des traits morphologiques significatifs ne représentent pas des outils demandant plus de temps ou de ressources sur le terrain et procurent des estimations du TDM et de la densité plus précises. Les résultats de cette thèse montrent que la dynamique de dégradation et de décomposition différentielle des quatre espèces à l'étude traduit des réponses individuelles des espèces qui sont liées à leur autécologie. Ces différences entre espèces sont observables dans tous les chapitres, que ce soit en regard des trajectoires de dégradation des tiges (chapitres 1 et 3), de la minéralisation du bois (chapitre 2) ou des indicateurs morphologiques de l'état d'un chicot (chapitre 4). Cette conclusion est aussi valable pour les assemblages de facteurs qui influencent la dégradation (chapitre 3) et la minéralisation (chapitre 2). Le bois mort ne peut donc pas être considéré comme un substrat uniforme et la spécificité des espèces peut avoir d'importantes conséquences pour plusieurs fonctions écologiques liées au bois mort. Dans une perspective d'aménagement écosystémique, ces résultats devraient être considérés lors de l'élaboration de stratégies de rétention d'arbres à valeur de conservation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bois mort, chicots, taux de chute, taux de minéralisation, mortalité, systèmes de classification de la dégradation, dendrochronologie, peuplier faux-tremble, Populus tremuloides Michx., sapin baumier, Abies balsamea (L.) Mill., pin gris, Pinus banksiana Lamb., épinette noire, Picea mariana (Mill.) BSP.