Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le mont Covey Hill constitue une vaste zone de recharge pour l'aquifère rocheux régional et se distingue par l'abondance et la diversité des milieux naturels qu'il abrite. Ces milieux se caractérisent, entre autres, par la présence de plusieurs ruisseaux et résurgences qui servent d'habitats à deux espèces de salamandres susceptibles d'être menacées au Québec. L'alimentation en eau de ces cours d'eau et indirectement de ces sources est en partie assurée par la présence d'une tourbière naturelle située près du sommet de la colline. La capacité de rétention d'une tourbière permet de réduire les pertes d'eau par ruissellement dans les cours d'eau et de limiter les impacts d'une sécheresse estivale sur le réseau hydrique. Sur le mont Covey Hill, une modification de l'équilibre hydrique et écologique de la tourbière pourrait réduire la quantité d'eau qui y est emmagasinée et ainsi déstabiliser l'ensemble de l'écosystème de la colline. Ce projet de recherche a pour objectifs de comprendre la dynamique hydrologique de la tourbière et de définir son rôle dans l'alimentation en eau de la colline et ce, dans un contexte de conservation du milieu. Pour répondre à ces objectifs, le projet de recherche se divise en deux volets: 1) réalisation d'un bilan hydrique spécifique à la tourbière et 2) développement d'un modèle d'écoulement avec MODFLOW-2000 pour approfondir la compréhension du système hydrique tourbière/aquifère. Les deux volets ont pu être réalisés grâce à l'instrumentation permanente en place au Laboratoire naturel de Covey Hill où se trouve la tourbière à l'étude. Les observations hydrologiques montrent que l'apport d'eau provient principalement des précipitations (91-92 %) dont une grande partie retourne vers l'atmosphère sous forme d'évapotranspiration (47-62 %). Les résultats ne montrent pas une contribution significative provenant de l'aquifère à proximité de la tourbière (8-9 %) et aucun apport direct de la tourbière vers l'aquifère n'a été observé. La contribution de la tourbière à l'hydrologie de la colline provient donc principalement de l'écoulement par les ruisseaux exutoires (38-53 %) lequel est alimenté en grande partie par la couche de surface de la tourbière (acrotelme). L'écoulement souterrain actuel a d'abord été simulé sur l'ensemble de la colline afin de quantifier les échanges entre la tourbière, les cours d'eau et l'aquifère et de les comparer avec les résultats du bilan hydrique. Par la suite, deux scénarios de perturbation des dépôts tourbeux ont été simulés en retirant, d'une part, la couche représentant l'acrotelme et d'autre part l'ensemble des couches représentant la tourbière. Des simulations de réduction de la recharge basées sur les prédictions de changement climatique du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GOEC) ont ensuite été appliquées sur les trois scénarios. Ces simulations ont permit de comprendre l'impact des différentes conditions climatiques sur la dynamique de la colline et le rôle de la tourbière dans cette dynamique. Les résultats de la modélisation montrent que 99% des écoulements au sein de la tourbière se produisent dans la couche acrotelme alimentée par les eaux de pluie ainsi que par l'aquifère superficiel environnant. La modélisation permet d'identifier plus précisément la portion de l'aquifère qui contribue à l'alimentation de la tourbière. Dans un contexte de conservation du milieu naturel, cette zone indique le périmètre minimal de protection de la tourbière où toute modification de la recharge et de la qualité de l'eau doit être évitée. Les simulations de perturbation des dépôts tourbeux montrent que l'absence de la couche acrotelme produit un impact majeur sur les échanges aquifère/tourbière et sur la contribution de la tourbière à ses exutoires. Les résultats des simulations de réduction de la recharge montrent cependant l'importance de la capacité de rétention de la couche catotelme de la tourbière sur le maintien de la nappe. Pour une réduction de la recharge de 50% (prévue d'ici 2050) le modèle avec tourbière et sans acrotelme montre un abaissement de la nappe de 38 à 40 m au sommet de la colline et de seulement 6 m en bordure de la tourbière. La réduction de la recharge sur le scénario sans tourbière montre un abaissement de la nappe plus important avec 43 m au sommet de la colline et 10 m en bordure de la tourbière. Ceci montre l'effet de la capacité de rétention de la couche catotelme de la tourbière. La préservation de l'intégralité de la tourbière apparaît donc être essentielle afin d'atténuer l'impact d'éventuelles modifications du climat sur le système hydrologique de la colline et donc sur l'habitat des espèces de salamandres de ruisseaux. Les conclusions de ce projet de recherche permettent de poser les bases scientifiques à partir desquelles pourront s'appuyer les mesures de protection et de gestion du site qui doivent être mises en oeuvre par Conservation de la nature Canada (CNC) afin de maintenir l'intégrité hydrologique et écologique du milieu. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tourbière, Hydrologie, Hydrogéologie, Modélisation, Conservation.

Les tourbières nordiques, sont des écosystèmes humides ayant la particularité de produire plus de matière organique qu'elles n'en décomposent. Elles ont ainsi accumulé de formidables quantités de carbone depuis le début de la dernière déglaciation. C'est pour cette raison qu'elles représentent un intérêt particulier pour la modélisation du climat global. En effet, contenant environ un tiers du carbone des sols tout en ne couvrant qu'environ 3% de la surface terrestre, les tourbières émettent également de grandes quantités de méthane, qui a un pouvoir de réchauffement climatique 23 fois plus important que le dioxyde de carbone. Afin de pouvoir intégrer ces différents facteurs dans les modèles globaux du climat et d'estimer leur incidence sur le cycle global du carbone, il est nécessaire de mieux connaitre la dynamique du carbone dans les tourbières elles-mêmes. Les tourbières nordiques ont la capacité d'archiver des informations rapportant les différents changements qu'elles ont subis depuis leur développement. Ces changements incluent les changements climatiques régionaux, qui ont affecté leur végétation et la dynamique du carbone, mais aussi des changements autogènes, c'est-à-dire propres à leur dynamique interne. Il est donc nécessaire de prendre en compte ces différents facteurs en vue de reproduire leur dynamique. Cette thèse a pour objectif d'évaluer la connaissance de la dynamique du carbone dans les tourbières par le biais de l'évaluation du Holocene Peat Model (Frolking et al. 2010). Ce modèle comprend une description des processus d'accumulation, de décomposition, du bilan hydrique et une représentation de la végétation par 12 groupes fonctionnels de plantes ainsi que les boucles de rétroaction entre ces différents processus. Son évaluation a été effectuée en deux étapes. Dans un premier temps, une analyse de sensibilité a permis de déceler les paramètres du modèle ayant une influence sur la quantité totale de carbone dans les simulations, puis les interactions entre les paramètres ont également été analysées. Les résultats montrent que certains paramètres représentent des sources d'incertitude importantes et devraient être l'objet de plus amples recherches (tels que la conductivité hydraulique, le gradient d'anoxie, certains paramètres contrôlant le bilan hydrique et la densité sèche). De plus, parmi les milliers de simulations effectuées, on observe que plusieurs types de développements des tourbières sont possibles, bien que la méthodologie mette l'emphase sur les processus autogènes et contraigne les processus allogènes à un régime de précipitation et une productivité primaire nette (PPN, servant d'indicateur climatique) constants. Par ailleurs, il apparaît que les sphaignes ont une influence sur le type de développement de la tourbière, ce qui affecte par conséquent l'accumulation du carbone. Dans un second temps, le modèle est calibré pour deux sites de la région de la Baie James au Québec. Il s'agit de deux tourbières ombrotrophes ouvertes ayant des caractéristiques écohydrologiques et des taux d'accumulation de carbone différents. Pour chacun de ces sites, deux simulations sont réalisées : la première est basée sur une reconstruction des précipitations et la seconde sur une reconstruction des niveaux de nappe phréatique. Il est notable que les résultats des simulations révèlent des périodes durant lesquelles les tourbières présentent des pertes nettes de carbone. En comparant les résultats des simulations avec les taux d'accumulation de carbone et les résultats des analyses de macrorestes végétaux, on constate que le modèle reproduit, de façon générale, les variations observées dans ces séries de données. De plus, il est conclu que ce modèle peut être utilisé comme outil d'identification des causes de variations de l'assemblage végétal. Bien que de certains processus doivent être étudiés plus avant afin de limiter les incertitudes du modèle, cette thèse a permis d'établir la validité des concepts de dynamique du carbone dans les tourbières en intégrant l'évaluation des dynamiques d'échelle globale et locale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tourbière, modélisation, évaluation, analyse de sensibilité, forçage, fonction de transfert.

L'analyse stratigraphique de quatre carottes récoltées dans deux tourbières boréales de la région des basses terres de la Baie James, Québec, a été effectuée dans le but de colliger, interpréter et comparer les résultats des reconstitutions paléoécologiques et paléohydrologiques issues des divers marqueurs biotiques et abiotiques contenus dans des séquences tourbeuses d'un mètre de profondeur. Ce travail a permis la reconstitution des conditions hydroclimatiques passées et leur influence sur le taux d'accumulation de la tourbe au cours de l'Holocène récent (~ 3 000 dernières années). La quantification du taux d'accumulation à court et à long terme du carbone au sein de ces écosystèmes boréaux a également été réalisée. Les macrorestes végétaux, les thécamibes, le rapport carbone/azote, le taux d'humification et la densité sèche de la tourbe représentent les indicateurs retenus pour les analyses. La composition isotopique du carbone des sphaignes a également été étudiée à la surface de la tourbière ainsi que le long d'une des quatre séquences tourbeuses afin d'en évaluer le potentiel à titre d'indicateur paléohydrologique. Pour chaque carotte, l'analyse multi-proxy a permis, en plus de reconstituer l'histoire de la tourbière à l'échelle locale, d'évaluer les limites d'interprétation liées à chacun des indicateurs. À titre indicatif, il s'est avéré que l'analyse des thécamibes a difficilement favorisé la distinction entre les périodes humides et les périodes très humides. À l'échelle locale, la comparaison de reconstitutions multi-proxy issues de deux séquences tourbeuses provenant d'une même tourbière a permis de reconnaître le rôle des facteurs allogènes et autogènes sur les conditions d'accumulation de la tourbe. L'influence du régime hydrologique et du contexte géomorphologique propres à chacun des sites de carottage a effectivement été reconnue par certains des indicateurs employés. Pour sa part, la comparaison de l'évolution paléohydrologique des deux tourbières à l'Holocène récent s'est avérée être un défi vu l'interprétation des changements locaux qui est ressortie des résultats. En effet, les successions écologiques des profils tourbeux, principalement fondées sur les assemblages de macrorestes végétaux et de thécamibes, ont révélé des différences d'origine autogène, lesquelles ont complexifié la distinction de l'apport des conditions régionales dans la dynamique de l'accumulation de la tourbe. Deux périodes plus humides, soit une première vers 900 cal. BP et une seconde, vers 350 cal. BP, ont tout de même été identifiées dans l'ensemble des séquences et ont permis d'inférer une influence allogène sur l'accumulation de la tourbe. Dans ce travail, l'accent a été mis autant sur l'interprétation des reconstitutions paléoécologiques que sur l'analyse des forces et faiblesses des indicateurs utilisés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tourbières, Holocène, Québec, Changements climatiques, Paléoécologie.

Les tourbières boréales stockent une grande quantité de carbone (C) par l'accumulation de la matière organique qui excède sa décomposition. Les changements climatiques anticipés pourraient induire un important retour de ce C dans l'atmosphère. Il est donc nécessaire d'obtenir des estimations précises quant à la distribution et le bilan du C stocké dans les tourbières. La plupart des études quantifiant les stocks de C ont été réalisées à l'échelle régionale en utilisant un nombre restreint de valeurs. Cette étude a permis d'évaluer le bilan de C d'une tourbière de la région d'Eastmain (baie James) en tentant d'éliminer l'incertitude d'un sous échantillonnage par l'utilisation de relevés au géoradar. Le géoradar est un outil de prospection géophysique basé sur la propagation d'ondes électromagnétiques dans le sol et dont la réflexion/diffraction du signal est largement contrôlée par la distribution du contenu en eau. La prospection au géoradar a permis d'obtenir des profils continus des principales unités stratigraphiques d'une tourbière ombrotrophe de 2,2 km2. Pour cette recherche, plus de 10 km de profils géoradar ont été récoltés. L'interprétation et la validité des profils ont été basées sur des données de terrain (e.g. épaisseur manuelle de tourbe, stratigraphie des carottes, tranchée de 10 m, mesures de conductivité électrique, mesures de la profondeur de la nappe phréatique et mesures de permittivité électrique en laboratoire) et des analyses paléostratigraphiques (e.g. perte au feu, macrorestes et description Tröels-Smith). Trois grands changements ont été identifiés sur les profils : (a) le contact organique/minéral, (b) la transition minérotrophe/ombrotrophe et (c) l'accumulation post Petit Âge Glaciaire. Ces résultats ont été interpolés afin de modéliser en 3D les différentes couches stratigraphiques sur l'ensemble de la tourbière et calculer la masse totale de C. L'emploi du géoradar a permis de calculer avec plus de précision le volume total de tourbe et d'appliquer des valeurs distinctes (e.g. densité sèche, teneur en matière organique) à chacune des unités pour le calcul de la masse globale de carbone. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tourbières boréales, Géoradar, Bilan de carbone, Interpolations, Baie James.

La composition isotopique de l'oxygène dans la cellulose des sphaignes est étudiée depuis quelques années dans les sédiments tourbeux pour son potentiel paléoclimatique. Si le lien entre la composition isotopique de l'eau de source utilisée par la plante et celle de la cellulose est bien établi, la provenance de l'eau utilisée et l'effet de la microtopographie le sont moins. De plus, la relation entre la composition isotopique de l'oxygène de l'eau dans les tourbières et le climat est toujours incertaine. Le but de la présente recherche est de déterminer la provenance de l'eau utilisée par les bryophytes de différents biotopes de tourbières ombrotrophes et minérotrophes du Québec et de tenter de comprendre l'effet du climat (température et précipitation) sur la composition isotopique de l'oxygène de ces bryophytes. A celle fin, des échantillons d'eau et de mousses de surface ont été récoltés dans 16 tourbières du Québec méridional et boréal et analysés pour la composition en δ18O. Un volet paléoclimatique a aussi été réalisé afin d'étudier la variabilité de cet indicateur dans le temps et parallèlement à d'autres indicateurs. Deux carottes ont été récoltées dans une tourbière à palses de la région de Kuujjuarapik, dans le Nord du Québec, sur lesquelles des analyses polliniques, isotopiques (18O), de la densité sèche et du contenu en carbone ont été effectuées. Les résultats des échantillons de surface ont permis de constater que la provenance de l'eau alimentant les bryophytes n'est pas la même selon le biotope (butte vs dépression). Les mousses de buttes sont alimentées en eau par les précipitations récentes lors de la saison de croissance, alors que les mousses de dépressions sont alimentées par l'eau de la nappe phréatique qui représente une valeur moyenne annuelle. Il s'ensuit une différence moyenne significative entre le δ18O de la cellulose des mousses croissant sur les bulles et celles dans les dépressions (2,61 %0). Les relations établies avec les paramètres climatiques suggèrent également une différence de la composition du δ18O selon le biotope, alors que les mousses de buttes semblent influencées par la quantité de précipitations de la saison de croissance et les mousses de dépressions, par la température moyenne annuelle et la quantité de précipitations moyenne annuelle. Les résultats des analyses paléoclimatiques (pollen et stratigraphie) démontrent aussi que la composition isotopique de l'oxygène de la cellulose des bryophytes correspond principalement à des changements d'ordre topographique dans la tourbière. L'étroite relation du δ18O avec la position de la nappe phréatique inférée de même qu'avec l'évènement de sécheresse identifié vers 4,2 ka BP suggère également une influence importante de la nappe phréatique sur la composition isotopique de l'eau en surface. Le δ18O des bryophytes dans les tourbières est donc un indicateur qui peut s'avérer utile dans les études paléoclimatiques, mais qui doit être interprété avec prudence. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : isotope, tourbière, Holocène, paléoclimatologie, pollen, cellulose, bryophyte

À la limite écotonale de la toundra forestière et de la pessière à lichen, une hausse des conditions d'humidité enregistrée depuis le Petit Âge Glaciaire a causé un rehaussement de la nappe phréatique régionale. Dans les fens structurés de la région, cette hausse de la nappe phréatique a entraîné une dégradation progressive des buttes et des lanières qui séparent les mares permettant alors la fusion de ces dernières par coalescence. Il résulte de ce phénomène une augmentation de la superficie couverte par les mares au détriment des portions terrestres des tourbières favorisant le maintien de biotopes caractérisés par une nappe phréatique affleurante. Dans une tourbières de la région de Laforge (Abeille), nous avons mesuré les flux de méthane (CH4), dioxyde de carbone (C02) et carbone organique dissout (DOC) afin de déterminer l'influence d'une nappe phréatique affleurante et d'une importante proportion de mare sur le bilan annuel du carbone. 83% de la tourbière à l'étude est soit couverte par les mares (42%), les dépressions (28%) et lanières (13%) et présente une nappe phréatique en moyenne supérieure à 7 cm sous la surface. Les flux de CO2 et de CH4 ont été mesurés le long d'un gradient microtopographique durant les saisons de croissance de 2009 et 2010 et les flux de DOC ont été mesurés à l'exutoire de la tourbière en 2010. L'identification des contrôles environnementaux a permis la modélisation du budget annuel de carbone de la tourbière Abeille. La tourbière à l'étude a été une source de carbone durant les deux années échantillonnées. Trois variables permettent d'expliquer ce phénomène : la durée de la saison froide, les conditions météorologiques durant la saison de croissance et le ratio mare/portion terrestre. Les flux hivernaux sont de faible envergure et la photosynthèse est inhibée en sol gelé. Ainsi, la saison froide représente 210-214 jours d'émissions nettes de CO2 et de CH4 vers l'atmosphère et joue un rôle important dans le budget annuel. Durant la saison de croissance, nous avons observé que des conditions chaudes et sèches diminuent la capacité de la végétation à effectuer la photosynthèse tout en augmentant le taux de respiration qui contrebalance alors l'absorption de CO2. La tourbière peut toutefois représenter un puits de carbone en conditions humides et chaudes puisque la photosynthèse est plus importante que la respiration. Les portions aquatiques sont également une importante source de carbone. Elles émettent en moyenne 5 fois plus de méthane que les compartiments terrestres et représentent 80% du budget annuel de méthane extrapolé spatialement. La respiration mesurée dans les mares est similaire à celle mesurée en milieu terrestre mais les flux sont unidirectionnels. Ainsi, les flux en provenance des mares représentent 57-60% du budget annuel de CO2 extrapolé spatialement. Enfin, les tourbières aqualysées représentent une source de carbone dont la magnitude est déterminée par les conditions météorologiques durant la saison de croissance. Une projection du bilan futur de carbone pourra être effectuée à partir de scénarios climatiques issus du Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC). ______________________________________________________________________________

Dans le secteur nord-est du bassin versant de La Grande Rivière (Québec subarctique, Canada), les tourbières structurées montrent les signes d'un ennoiement récent : expansion des mares et leur coalescence, mortalité des arbres et dégradation des lanières de végétation. Ces symptômes suggèrent l'occurrence d'un processus nommé « aqualyse », c'est-à-dire une détérioration physique du milieu par l'expansion des mares qui le composent, augmentant la surface aquatique et dégradant l'assise tourbeuse de l'écosystème. Quatre carottes de tourbe ont été récoltées dans les mares des tourbières de l'Aéroport (54°6'2"N, 72°30'59"W) et de l'Ours (54°2'56''N, 72°27'25"W), situées dans le secteur de Laforge-1. Dans le but d'étudier la relation potentielle entre le phénomène d'aqualyse et les fluctuations hydroclimatiques de l'Holocène, des analyses macrofossiles, de thécamoebiens (rhizopodes) et de perte au feu ont été réalisées sur les profils de tourbe. Trente-trois datations SMA au radiocarbone ont également été effectuées le long des quatre carottes étudiées afin d'élaborer la chronologie des événements hydrologiques. Les résultats démontrent que l'accumulation de la tourbe dans Aéroport et Ours a débuté respectivement vers 6700 et 6400 cal. BP alors que les deux sites amorçaient la transition d'un milieu aquatique à un écosystème tourbeux à la faveur de conditions climatiques sèches. Les zones topographiquement plus basses sont demeurées ennoyées et marécageuses plus longtemps et sont devenues terrestres (tourbière) vers 4600 et 5950 cal. BP dans les tourbières de l'Aéroport et de l'Ours respectivement. Les mares se sont développées à partir de dépressions humides qui se sont formées en réponse à des facteurs allogènes et autogènes vers 6000, 5000, 4000 et 2000 cal. BP pour les sites OursM4, OursM3, AeroM2 et AeroM4 respectivement. Par ailleurs, le manque d'indicateurs associés à l'occurrence de mares, la mauvaise préservation des sédiments et la possibilité de taux d' accumulation négatifs dans les mares ont limité la capacité des auteurs à détecter les phases d'aqualyse (développement de mares) au sein des profils de tourbe. Les résultats suggèrent que les mares OursM4, OursM3, AeroM2 et AeroM4 se sont développées à des âges maximaux de 4220, 4000, 3420 et 1480 cal. BP respectivement. La mise en place des mares s'est donc effectuée à la faveur d'une hausse générale des conditions d'humidité depuis l'épisode néoglaciaire il y a environ 4000 ans. L'initiation isolée de la mare AeroM4 suggère cependant que des processus autogènes peuvent suffire à déclencher le développement de mares. Les symptômes récents de dégradation du drainage observés à la surface des tourbières de l'Aéroport et de l'Ours, sont probablement le résultat d'une intensification récente du phénomène d'aqualyse à travers une expansion des mares. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tourbières, mares, paléoécologie, thécamoebiens, macrofossiles végétaux.

Les tourbières nordiques accumulent du carbone (C) puisque dans ces milieux, la production de la matière organique excède sa décomposition, ce qui a résulté en un important réservoir de C représentant environ 30% du C présent dans les sols terrestres à l'échelle de la planète. Puisque l'accumulation du C durant l'Holocène a influencé le climat global, les projections des changements climatiques devraient tenir compte de cette dynamique du C dans ces écosystèmes. Des variations de l'accumulation du C sont généralement liées à une combinaison de facteurs géomorphologiques (topographie du bassin), climatiques, des processus écologiques autogènes et des évènements ponctuels de perturbation. À part les feux, qui représentent une émission directe de C vers l'atmosphère, des facteurs internes et externes influencent la dynamique du C dans les tourbières. Les variations hydrologiques constituent un facteur déterminant en ce qui a trait aux assemblages végétaux. De plus, la végétation influence l'hydrologie par les processus de transpiration et d'isolation de la tourbe. L'objectif principal de la thèse était de quantifier les stocks de C ainsi que les taux d'accumulation pour trois tourbières boréales situées dans le nord du Québec. Nous avons de plus estimé l'influence des changements de la végétation, de l'hydrologie et de l'intensité et de la fréquence des feux de tourbière sur les taux d'accumulation du C, en tenant compte du contexte climatique holocène du nord du Québec. Afin de quantifier le volume de tourbe de chaque tourbière, les profondeurs ont été mesurées par sondage manuel ainsi que par un géoradar (GPR). La stratigraphie de plusieurs carottes échantillonnées dans chaque tourbière a été analysée. L'interpolation spatiale des taux d'accumulation du C a permis une reconstitution de chaque écosystème. Les changements de la végétation et de la nappe phréatique durant l'Holocène ont été reconstruits à l'aide d'analyses de macrorestes végétaux et de thécamoebiens. Les régimes de feu ont été reconstruits à partir du dénombrement de charbons de bois macroscopiques. Les variations temporelles des assemblages végétaux, de la nappe phréatique et de l'intensité et de la fréquence des feux ont été comparées aux fluctuations de l'accumulation du C. Les trois tourbières étudiées ont accumulé du C à un taux moyen de 16,2 g m*-2 an*-1 depuis l'âge maximum de 7510 cal BP, ce qui équivaut à une masse moyenne de C de 91 kg m*-2 et un réservoir total de C de 608 x 10*6 kg. Au début de leur développement, l'expansion latérale des tourbières a été rapide, tandis que l'accumulation du C à l'échelle de l'écosystème a culminé entre 5250 et 3500 cal BP. Malgré le fait que les taux d'accumulation verticale aient été généralement élevés dès le début du développement des tourbières, la topographie des bassins dans lesquels se sont développés ces écosystèmes a limité l'accumulation générale de la tourbe. Les résultats montrent que dans l'ensemble, les assemblages dominants de végétation ont varié dans le temps ainsi qu'entre chaque tourbière. Les périodes où les taux d'accumulation ont été élevés dans les tourbières de LLC et STE étaient dominées par une végétation de Sphagnum section Acutifolia, ainsi que par des nappes phréatiques intermédiaires entre 10-15 cm en dessous de la surface. Le ralentissement de l'accumulation du C durant l'Holocène récent a été associé aux fluctuations importantes de la nappe phréatique ainsi qu'à une diminution des sphaignes de la section Acutifolia. En effet, la présence de ces sphaignes limite les taux de décomposition en maintenant des conditions froides, acides, humides et faibles en nutriments, favorisant l'accumulation du C dans ces tourbières. En général, les tourbières MOS et STE montrent une moins grande présence de sphaignes dans leurs sections centrales, probablement dû au contexte physiographique local des bassins dans lesquelles elles se sont développées en maintenant des conditions minérotrophes jusqu'à 5450 et 4410 cal BP, respectivement. Les analyses de macrocharbons contenus dans la tourbe ont permis d'identifier des intervalles moyens de feu de 883 ans durant l'Holocène, même si d'importantes variations spatiales et temporelles ont été reconstituées. La fréquence des feux et la production de charbons a augmenté après 2000 cal BP. Néanmoins, les analyses de régression montrent que les feux n'ont pas été un facteur déterminant dans l'accumulation du C. De plus, les changements du régime des feux de l'Holocène récent semblent avoir été indépendants des changements dans la végétation locale. Le refroidissement néoglaciaire de ~3000 cal BP pourrait bien avoir été le facteur principal ayant engendré ces changements environnementaux. Ce refroidissement climatique a probablement affecté de façon négative les taux d'accumulation du C. De plus, les périodes synchrones de nappe phréatique basse durant l'Holocène récent ont probablement été une des principales causes du changement de la végétation, dominée alors par des espèces ligneuses aux dépens des sphaignes, une tendance observée notamment à LLC. Afin d'obtenir un portrait précis de l'accumulation à long terme du C, les reconstructions futures devraient tenir compte des variations de l'expansion latérale des tourbières, puisque les masses de C et les taux de l'accumulation issus de carottes centrales surestiment les taux à l'échelle de l'écosystème. Les changements climatiques futurs pourraient impliquer des augmentations à la fois de la nappe phréatique et des températures, ce qui aurait probablement un effet positif sur la croissance des sphaignes, et donc sur l'accumulation du C dans les tourbières de la région. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : tourbière, carbone, Holocène, feu, paléoécologie

À l'échelle de la planète, les milieux humides représentent entre 4 et 6 % de la superficie des terres émergées. Au Canada, cette proportion atteint près de 15 %. Ces écosystèmes, dont l'hydrologie est étroitement liée à l'hydrogéologie de surface, sont fragiles et essentiels au maintien de la biodiversité. Le présent projet de maîtrise est réalisé dans le cadre d'un projet de caractérisation des eaux souterraines financé par le MDDEP et a pour objectif principal de comprendre le rôle des tourbières dans la dynamique de l'aquifère de la partie basse de la zone Bécancour. Une cartographie de l'ensemble des tourbières du territoire a été réalisée et leur degré de perturbation a été déterminé par photo-interprétation. La même démarche a été entreprise pour les photos aériennes de 1966, afin de connaître l'évolution des superficies dans le temps. Les résultats montrent qu'il y a 10 485 ha de tourbières intactes et 7 015 ha de tourbières légèrement perturbées. Les perturbations les plus fréquentes sont les canaux de drainage et les chemins forestiers. De plus, 5 433 ha de tourbière ont subi des perturbations irréversibles entre 1966 et 2010 sur la partie basse de la zone Bécancour, principalement en lien avec l'exploitation de la canneberge. Le contexte géomorphologique de neuf tourbières a été étudié au moyen de sondages manuels, de levés géophysiques par géoradar et d'analyses granulornétriques. Les résultats montrent que les tourbières de la zone d'étude reposent toutes sur un substrat au moins partiellement perméable. Les substrats des tourbières à l'étude sont composés à 44 % sur un substrat de sable éoliens et de till remanié, à 33 % sur un dépôt de till remanié, à 11 % sur un dépôt deltaïque et de till remanié et à 11 % sur un dépôt marin et de till remanié. Les neuf tourbières étudiées ont une profondeur maximale variant entre 1,63 et 6,40 m et une profondeur moyenne entre 1,10 et 2,94 m. Les flux entrants et sortants des neuf sites ont été quantifiés à l'aide de l'approche segmentée de l'équation de Darcy. Les flux échangés entre les tourbières et l'aquifère se situent entre -1097 et 409 m3/j, cinq sites alimentant l'aquifère, trois sites recevant l'eau de l'aquifère et un n'ayant pas d'échange entre les milieux. Représentant en moyenne entre 4 et 11 % des apports totaux de la tourbière, il a été possible d'extrapoler à l'ensemble des tourbières, et d'estimer les flux transitant entre les deux milieux à l'échelle de la zone d'étude. Le flux transitant de l'aquifère vers la tourbière est estimé entre 0,0033 et 0,0099 rn3/s et le flux de la tourbière vers l'aquifère est estimé entre 0,0056 et 0,0168 m3/s. Ces proportions suggèrent que la tourbière joue un rôle tampon relativement limité. Localement, ces flux permettent de garder les niveaux piézométriques relativement stables en redistribuant l'eau au système du surface ou souterrain. ______________________________________________________________________________