Cette thèse explore l'impact des changements climatiques sur la productivité des formations végétales du Nunavik (Québec, Canada). À travers trois chapitres, elle examine la réponse des communautés végétales aux changements climatiques. L'objectif principal du premier chapitre est d'évaluer l'évolution temporelle de la productivité des écosystèmes terrestres. Les données NDVI de 1992 à 2020 révèlent une augmentation de la productivité primaire à l'échelle du Nunavik, particulièrement dans les zones à dominance arbustive de part et d'autre de la limite latitudinale des arbres. Les températures estivales, les précipitations automnales et hivernales, ainsi que les dépôts de surface sont identifiés comme les principaux déterminants de cette variation. Le deuxième chapitre se concentre sur l'influence de la biomasse et du couvert des différents groupes fonctionnels d'espèces végétales retrouvées sur les valeurs récentes de NDVI (2016 à 2020) le long d'un gradient latitudinal allant de la toundra forestière à la toundra à arbustes prostrés. Le pouvoir explicatif de ces variables biotiques, combiné aux variables édaphiques et topographiques a aussi été comparé à celui des variables climatiques. Les modèles démontrent que la biomasse des arbustes érigés, des herbacées, des plantes non vasculaires, la profondeur du pergélisol et les dépôts de surface expliquent une portion significative de la variabilité spatiale du NDVI. Toutefois, leur pouvoir explicatif n'est pas aussi grand que celui des variables climatiques (température automnale et précipitations hivernales). Le troisième chapitre explore la réponse de deux espèces dominantes, *Betula glandulosa* Michx. et *Picea mariana* (Mill.) B.S.P., à l'augmentation des températures en évaluant leur croissance radiale le long du gradient latitudinal. Les résultats indiquent une augmentation de la croissance radiale depuis le début des années 1990 ainsi que des différences dans la sensibilité climatique le long du gradient latitudinal et entre les espèces. Les températures estivales et hivernales sont identifiées comme les principaux moteurs de leur croissance radiale. L'utilisation combinée d'imagerie satellitaire, de mesures de traits fonctionnels et de données dendrochronologiques a permis de caractériser l'évolution de la productivité primaire des écosystèmes terrestres du Nunavik. / This thesis explores climate change's impact on the productivity of plant formations in Nunavik (Quebec, Canada). Across three chapters, it examines the response of plant communities to climate change. The main objective of the first chapter is to assess the temporal evolution of the productivity of terrestrial ecosystems. NDVI data from 1992 to 2020 reveal increased primary productivity at the Nunavik scale, particularly in shrubdominated areas on either side of the latitudinal tree line. Summer temperatures fall, and winter precipitation and surface deposits are identified as the main determinants of this variation. The second chapter focuses on the influence of biomass and cover of different functional groups of plant species on recent NDVI values (2016 to 2020) along a latitudinal gradient from forested tundra to prostrate shrub tundra. The explanatory power of these biotic variables, combined with edaphic and topographic variables, has also been compared to that of climatic variables. The models demonstrate that the biomass of erect shrubs, herbaceous plants, non-vascular plants, permafrost depth, and surface deposits explain a significant portion of the spatial variability of NDVI. However, their explanatory power could be better than climatic variables (fall temperature and winter precipitation). The third chapter explores the response of two dominant species, *Betula glandulosa* Michx. and *Picea mariana* (Mill.) B.S.P., to rising temperatures by assessing their radial growth along the latitudinal gradient. The results indicate increased radial growth since the early 1990s and increased climate sensitivity along the latitudinal gradient and between species. Summer and winter temperatures are identified as the m their radial growth. The combined use of satellite imagery, functional trait measurements, and dendrochronological data has allowed for the characterization of the evolution of primary productivity in Nunavik's terrestrial ecosystems.

La flore du sous-bois représente près des deux tiers de la richesse spécifique des végétaux supérieurs dans les forêts tempérées décidues. Ce pool d'espèces, composé presque essentiellement de plantes pérennes, agit sur la régénération, la structure et la composition du couvert forestier, et sur les fonctions de l'écosystème (par exemple : productivité et cycles biogéochimiques). La présente thèse montre les effets de plusieurs facteurs qui modulent la richesse et la productivité des espèces de sous-bois en forêt décidue. Les deux premiers objectifs de la thèse portent sur l'influence de l'hétérogénéité structurale et de l'hétérogénéité de la répartition spatiale des nutriments sur les espèces de sous-bois. Le dernier objectif porte sur la complémentarité entre les groupes fonctionnels, une propriété essentielle pour le maintien de tout écosystème forestier. À mesure que l'hétérogénéité structurale de la forêt augmente, la complexité environnementale et la diversité végétale augmentent également. Toutefois, une perturbation (e.g. aménagement acéricole) peut réduire la richesse et la variabilité de la taille des arbres (simplification de la stratification), altérer les multiples interactions entre les facteurs environnementaux et entraîner une diminution de la richesse en sous-bois. Nos résultats indiquent que l'hétérogénéité structurale, qui tient compte de la richesse et de l'abondance relative des espèces ligneuses, agit positivement sur la diversité de la flore herbacée du sous-bois. En présumant que l'hétérogénéité structurale est inversement reliée à l'intensité de l'aménagement, l'aménagement acéricole semble avoir des effets délétères sur la diversité des plantes herbacées. Pour ce qui est des facteurs environnementaux, le pH et l'humidité du sol contribuent au maintien de la diversité des espèces herbacées de sous-bois. Par contre, l'absence de relation entre la lumière et la diversité des espèces herbacées nous porte à croire que la plupart de ces espèces sont bien adaptées ou tolérantes à de faibles niveaux d'irradiance. La richesse spécifique et la richesse fonctionnelle contribuent à maintenir et à pérenniser les fonctions écosystèmiques dans un environnement variable. Pour simplifier cette complexité écologique, la flore du sous-bois peut être subdivisée en groupes fonctionnels (e.g. espèces printanières éphémères, espèces printanières persistantes, espèces estivales, fougères, et plantules et juvéniles des espèces ligneuses). Nous proposons que la perte d'un groupe peut avoir des conséquences variées sur le maintien des interactions entre les groupes fonctionnels pour une fonction donnée. Nos résultats révèlent que la contribution directe de chacun des cinq groupes fonctionnels à la richesse spécifique, au couvert et à l'équitabilité est positive. Les plantules et juvéniles des espèces ligneuses et les espèces printanières persistantes ont un effet positif sur les autres groupes fonctionnels, alors que les espèces estivales semblent avoir un effet négatif sur les autres groupes. Ces interactions correspondent à des boucles de rétroactions négatives qui pourraient contribuer au maintien et la pérennité de la communauté. Ainsi, ces différents groupes ne sont pas strictement indépendants les uns des autres, mais sont plutôt interconnectés. De plus, les espèces de sous-bois semblent peu sensibles à l'hétérogénéité spatiale des nutriments. Une croissance lente ou une faible plasticité peut expliquer l'absence de réponse de la richesse et du couvert des plantes de sous-bois à l'hétérogénéité spatiale des nutriments. Par contre, la variété des espèces estivales en ce qui a trait au système racinaire permet de maximiser leur couvert à une très fine échelle spatiale d'hétérogénéité des nutriments. Ces différences dans les stratégies racinaires représentent une spécialisation de niche, favorisant la coexistence des espèces vis-à-vis de l'hétérogénéité spatiale. Toutefois, ces résultats montrent que, de façon générale, ce pool d'espèces est peu sensible à la disponibilité et à l'hétérogénéité spatiale des nutriments.

Ce mémoire évalue l'influence des perturbations naturelles et anthropiques sur l'utilisation de l'habitat par deux espèces animales. Nous avons comparé l'intensité d'utilisation de l'habitat par le lièvre d'Amérique (Lepus americanus) et par l'écureuil roux (Tamiasciurus hudsonicus) le long de deux chronoséquences de succession, l'une après feu (20-200 ans) et l'autre après coupe (20-80 ans), dans la forêt boréale du Nord-Est québécois. Nous avons également caractérisé les changements temporels de la végétation le long des chronoséquences. Nos résultats révèlent que le lièvre d'Amérique utilise préférentiellement les coupes et que le maximum d'utilisation de l'habitat par l'écureuil roux a lieu environ 20 ans plus tôt après coupe qu'après feu. Le développement plus rapide de la régénération du sapin baumier (Abies balsamea) après coupe qu'après feu pourrait partiellement expliquer ces différences. Ces résultats indiquent que la coupe à blanc ne reproduit pas parfaitement les effets du feu.

Résumé<p>Afin de mieux comprendre l’anthropisation des paysages au Bénin, la dynamique de l’occupation du<p>sol a été évaluée en zone soudanienne (Nord-Bénin), soudano-guinéenne (Centre-Bénin) et guinéenne (Sud-Bénin) à partir de trois images satellitaires de type Landsat MSS 1972, TM 1986 et ETM+ 2006.<p>Ces trois zones reflètent assez bien le contexte environnemental et humain de la zone intertropicale.<p>L’objectif principal de la présente thèse est de quantifier la dynamique paysagère due à l’anthropisation des paysages de forêts-savanes à partir de la télédétection, du système d’information géographique et de l’écologie du paysage.<p>Nos résultats ont montré que l’équilibre écologique des paysages de forêts-savanes a subi<p>d’importantes perturbations. L’agriculture itinérante sur brûlis, l’exploitation forestière, la carbonisation, l’urbanisation, les feux de végétation et les plantations ont été identifiés comme les principales forces motrices de ces dynamiques. Les matrices paysagères, qui étaient historiquement constituées de forêts-savanes ont été remplacées par une mosaïque de savanes, de champs-jachères, de sols nus-agglomérations, des plantations forestières et fruitières. L’exploitation des données de télédétection a permis de distinguer 4 grands processus de transformation spatiale des classes d’occupation du sol.<p>Ainsi, entre 1972 et 2006, les processus dominants dans le paysage ont été la déforestation, la savanisation, le développement agricole marqué par la création suivie de l’agrandissement des taches de champs-jachères.<p>La quantification des perturbations anthropiques, des indices de la structure spatiale calculés pour<p>chaque classe d’occupation du sol sur la base de la densité, de l’aire moyenne, de la dominance, de<p>l’indice de forme et la dimension fractale des taches des classes a permis de détecter un processus global de fragmentation et d’anthropisation des paysages.<p>Les dynamiques temporelles de la structure et de la composition des paysages de forêts-savanes dans<p>les 3 zones climatiques du Bénin ont montré une anthropisation illustrée surtout par la fragmentation des forêts-savanes. La simulation des dynamiques à l’horizon 2025 à partir de la chaine de Markov de premier degré a montré que pendant que les champs-jachères, plantations et les sols nus-agglomération s’étendront, les forêts-savanes connaîtrons une forte diminution. En définitive, notre étude a mis en évidence que toutes les trois zones étaient fortement dynamiques. Ces transformations anthropiques vont compromettre dangereusement l’avenir de ces paysages dont dépend la survie des populations locales. Notre approche permet de poser les bases d’une politique rationnelle de conservation et d’aménagement des paysages naturelles en établissant des seuils structuraux minimaux des fragments nécessaires à la préservation de la biodiversité.<p><p>Abstract<p>To understand better the landscape anthropization in Benin, the dynamics of the land use was<p>estimated in soudanian zone (North-Benin), soudano-Guinean (Centre-Benin) and guinean (south-<p>Benin) from 3 Landscape satellite images (MSS 1972, TM 1986, and ETM+ 2006), supported by field<p>visits. These 3 zones reflect well enough the environmental and human context of the intertropical zone. The main objective of the present dissertation was to quantify the landscape dynamics due to the landscapes anthropization of forests-savannahs from the Remote Sensing, Geographic Information System and from Landscape Ecology.<p>Our results showed that the ecological balance of the forests-savannahs underwent important<p>disturbances. Slash-and-burn agriculture, logging for timber, carbonization, urbanization, vegetation fire and tree plantations have been identified as the main driving strengths of these dynamics.<p>The landscape matrix’s, which were historically constituted by forests-savannah, has been substituted by a mosaic of savannah, fields-fallows, grounds nudes-urban area and plantations. The use of Remote Sensing data allowed distinguishing four big spatial transformation processes of the land cover classes.<p>So, between 1972 and 2006, the dominant processes in the landscape were the deforestation, the<p>savanization, the agricultural development marked by the creation followed by the enlargement of the<p>spots of field-fallows. The anthropogical disturbances quantification of the spatial structure indications calculated for every land cover classes on the basis of the density, average area, dominance, shape index and the fractal dimension index of the patches classes allowed detecting a global fragmentation<p>process and the anthropization of the landscapes.<p>The temporal dynamics of the structure and composition of the forests-savannahs landscape in the 3 climatic zones area of Benin showed an anthropization illustrated especially by the forest-savannahs fragmentation. The dynamics simulation by 2025 referring to Markov chains of the first degree tendency showed that while fields-fallows, tree plantations and nudes-urban area will extend, forestssavannahs shall know a strong decrease.<p>After all, our study highlighted that every 3 zones were highly disturbed. These anthropogenic<p>transformations are dangerously going to compromise the future of these landscapes on which depends the local populations survival.<p>Our approach allows putting the bases of a rational preservation policy and management natural landscapes by the thresholds establishment of fragments necessary for the biodiversity conservation.<p><p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La baisse des niveaux d’eau due aux changements climatiques affecte la végétation des milieux riverains. Le lac Saint-Pierre, au Québec, n’en fait pas exception. Cette étude a pour objectif principal de suivre l’évolution des communautés végétales des marais du lac Saint-Pierre entre 2000-2001 et 2015 afin de comprendre comment la composition en espèces végétales d’un milieu humide riverain se modifie en contexte de bas niveaux d’eau. Pour ce faire, les changements dans la composition végétale des milieux humides du lac Saint-Pierre ont été étudiés en comparant des relevés de végétation des années 2000 et 2001 à ceux effectués aux mêmes endroits en 2015. Au total, 147 espèces trouvées en 2015 dans 129 stations ont été analysées. L’élévation moyenne pondérée de chacune des espèces a été calculée pour chacune des périodes et comparée afin de mettre en lumière leur déplacement sur le territoire. Afin d’évaluer la progression des espèces introduites et indigènes, un modèle linéaire général sur un échantillon de 15 espèces représentatives a été réalisé. Les résultats montrent un déplacement des espèces facultatives (qui tolèrent l’assèchement du milieu) vers le centre du lac. Une augmentationdu couvert végétal des espèces exotiques a été observée, plus particulièrement pour Rorippa amphibia et Phalaris arundinacea. Ces changements ont été détectés sur une période de temps relativement courte, soit sur 15 années, et risquent d’avoir un impact important sur le fonctionnement de l’écosystème.