Les coupes partielles sont de plus en plus utilisées au Québec. Elles consistent à prélever une partie seulement des arbres d’un peuplement forestier, ce qui permet de maintenir un certain couvert forestier. Les coupes partielles permettent généralement une augmentation de la croissance des tiges résiduelles et une récolte plus hâtive des secteurs traités (temps de révolution plus court). La croissance plus rapide pourrait toutefois causer des changements indésirables dans les propriétés du bois qui pourraient éventuellement réduire l’aptitude du bois à être utilisé pour un usage précis. Plus précisément, une augmentation de croissance se traduit généralement au niveau du cerne par une augmentation du nombre de cellules de bois initial, mais souvent sans grand changement au niveau du bois final, ce qui résulte en une diminution du pourcentage de bois final et de la masse volumique chez plusieurs espèces. Toutes les propriétés du bois sont liées de près avec les structures anatomiques des cellules du xylème, de sorte que la quantité et la qualité du bois produit ont toutes deux leur origine dans la région cambiale. Ainsi, tous les facteurs ayant une influence sur l’activité cambiale, comme par exemple les traitements sylvicoles, auront donc également une influence sur la quantité et la qualité du bois qui sera produit par l’arbre. Cependant, bien que les connaissances soient essentielles pour l’utilisation du bois transformé, il existe encore peu d’informations sur les effets des pratiques sylvicoles sur les propriétés du bois de l’épinette noire et du sapin baumier. De plus, l’ouverture du milieu suite à des coupes partielles peut rendre les peuplements forestiers plus susceptibles aux chablis. La stabilité des arbres, qui dépend fortement du développement adéquat du système racinaire, doit être maintenue afin de pouvoir soutenir la croissance améliorée attendue après la coupe partielle. Les racines doivent également être en mesure de puiser et transporter une quantité plus importante d’eau en raison de la transpiration plus élevée après l’ouverture du peuplement. Malgré son importance dans le succès des coupes partielles, le système racinaire des arbres matures reçoit moins beaucoup d'attention que la tige dans les études scientifiques. L’objectif général de la thèse est donc d’évaluer l’effet de différents types de coupes partielles sur la croissance et sur les propriétés du bois produit dans la tige et les racines de l’épinette noire et du sapin baumier. Pour ce faire, trois différents types de coupe partielle ont été étudiés. Tout d’abord, pour évaluer l’effet d’une coupe partielle sur la xylogénèse, une éclaircie expérimentale a été réalisée à la forêt d’enseignement et de recherche Simoncouche, dans la réserve faunique des Laurentides. Les résultats ont montré qu’une augmentation du taux de trachéides produites après la coupe partielle était responsable de l’augmentation de croissance observée dans les années après la coupe et non un changement dans le timing ou la durée des phases de la xylogénèse. Puisque la saison de croissance n’est pas décalée ou étendue sur une plus longue période de temps, cela laisse supposer qu’une coupe partielle ne place pas les arbres dans une situation de risques accrus de dommages dus aux gels au moment de l’initiation de la croissance ou plus tard en fin saison. Par la suite, une coupe avec protection des petites tiges marchandes (CPPTM) a été étudiée pour évaluer la réaction des tiges résiduelles après une coupe partielle. Quatre sites répartis entre le Saguenay-Lac-Saint-Jean et la Côte-Nord ont été utilisés. Les tiges résiduelles d’épinette noire et de sapin baumier ont augmenté leur croissance radiale après l’application de la CPPTM. Cette augmentation de croissance n’a toutefois pas entrainé de changement majeur dans les propriétés du bois mesurées chez l’épinette noire. Dans le cas du sapin baumier, des diminutions ont été observées, mais globalement, le bois produit avant la coupe partielle n’est pas significativement différent de celui produit après la coupe. Cela suggère que la CPPTM peut augmenter la croissance des tiges sans trop affecter les propriétés du bois à court terme. Finalement, un traitement d’éclaircie commerciale a permis de comparer la réaction entre les racines et la tige. Quatre sites répartis dans entre l’Abitibi et la Côte-Nord ont été étudiés. Les résultats ont montré que la masse volumique est plus élevée dans les racines que dans la tige, en particulier dans le bois initial. La majorité du transport d’eau ayant lieu dans cette partie du cerne de croissance, la masse volumique plus élevée rend le réseau hydraulique des racines sécuritaire et confère une protection accrue contre les embolies dues à la cavitation. Cette protection supérieure est nécessaire puisque les racines sont généralement considérées comme étant plus vulnérables à la cavitation que la tige. Les résultats offrent une meilleure compréhension de la fonction des racines chez l’épinette noire et portent à croire que le système racinaire de l’épinette noire est peut-être moins vulnérable à la cavitation que l’on suppose. En somme, l’étude de la formation du bois, de la croissance et des propriétés du bois dans la tige et les racines de l’épinette noire et du sapin baumier après une coupe partielle apporte de précieuses informations sur la structure du xylème et sur la variation des propriétés du bois dans les arbres, en particulier dans les racines, qui sont souvent négligées. Ces résultats, qui confirment le maintien à court terme des propriétés du bois à un niveau satisfaisant chez les deux espèces, intéresseront certainement les gestionnaires de la forêt.

Les changements climatiques et une forte utilisation des habitats par l’Homme sont à l’origine de nombreux bouleversements environnementaux. Ces perturbations provoquent une perte de la biodiversité. Plusieurs travaux de recherches ont démontré un impact négatif de la perte de biodiversité sur le fonctionnement des écosystèmes et par conséquent, sur les services rendus à l’Homme par la biodiversité (c.-à-d. pêcherie, agriculture, dépollution de l’eau et air, capture de CO2, etc.). L’étude du fonctionnement des écosystèmes et l’importance de la diversité dans le maintien des processus écologiques revêtent d’une toute nouvelle importance. La zone benthique intertidale possède une diversité appréciable, est facile d’accès et les espèces vivantes y sont facilement manipulables. Selon les scénarios actuels d’Ouranos et du GIEC, des bouleversements majeurs d’origines anthropologiques vont y provoquer une disparition des glaces de mers, à une augmentation du niveau et de la température de l’eau ainsi qu’une forte érosion des berges dans les prochaines décennies. Tous ces changements vont avoir un impact sur la dynamique et la structure des communautés benthiques intertidales. Pourtant, le fonctionnement de ces communautés reste encore peu connu. Ce projet de recherche tente d’approfondir les relations entre le fonctionnement (stabilité, établissement et productivité) des communautés benthiques intertidales et les facteurs de richesse, d’abondance (équitabilité, dominance) et d’identité des espèces. Pour ce faire, trois études ont été élaborées. La première étude porte sur le rôle de la richesse et de l’équitabilité sur la stabilité temporelle des communautés benthiques : suivi sur 2 ans des communautés naturelles. La seconde étude porte sur l’impact d’un changement de richesse, d’équitabilité, d’identité et d’abondance des espèces fondatrices (tel que macroalgues et moules) sur l’établissement des communautés associées et leur productivité : expérience in situ avec manipulation des communautés. La troisième étude veut mettre en évidence le rôle de la richesse, de l’équitabilité, de l’identité et de l’abondance des macroalgues sur la productivité primaire (production primaire nette, respiration et production primaire brute), étude en mésocosme. Contrairement à ce qui était attendu, les résultats de ces études démontrent que la richesse et l’équitabilité n’ont qu’un impact positif limité sur la stabilité et l’établissement des communautés benthiques. Cet impact semble être masqué par les conditions environnementales. La richesse, l’équitabilité, l’identité et l’abondance des espèces fondatrices ne semblent pas affecter la diversité des espèces associées qui colonisent le milieu, toutefois leur structure est affectée par un changement de diversité. Toutefois, la richesse, l’identité et l’abondance ont un effet positif sur la productivité primaire. Généralement, l’équitabilité a un effet positif sur la productivité bien que parfois, l’effet soit négatif. L’équitabilité semble avoir un effet indirect sur la productivité en atténuant l’effet de richesse. Mon projet de recherche a permis d’avoir plus de précision sur le lien entre chacune des composantes de la biodiversité sur le fonctionnement des communautés benthiques. Climate change and stress on habitats induce by Human are responsible for environmental upheavals. Those disturbances cause a lost in biodiversity. Many studies demonstrate a negative impact of biodiversity lost on ecosystem functioning with consequences on the human services provided by the biodiversity (fisheries, agriculture, water filtration, CO2 capture etc). The study of community dynamics and the role of diversity in maintaining ecological processes are now more important than ever. Marine ecosystem, and more precisely benthic intertidal zone is perfect to study the le relationship between diversity and ecosystem functioning. This zone has level of diversity not negligible, easy to access and organisms are easy to manipulate. GIEC scenarios predict major changes in all ecosystems worldwide and the intertidal zone will not be at rest. Ice will tend to disappears, temperature and sea level will rise and salinity will be much more variable. Those changes will have a negative impact on benthic community structure and dynamic. Nonetheless, benthic ecosystem functioning remain unclear and further studies must be done to really understand the consequence of a change in biodiversity on the dynamic of those communities. This research aim to define the relationship between the functioning (stability, establishment and productivity) of the benthic intertidal community and diversity variables, the richness, evenness, identity and abundance of species. To do so, 3 studies were elaborated. The first study aim to define the role of richness and evenness on community stability, without manipulation, two years data set. The second one aim to understand the impact of a change in richness, evenness identity and abundance of habitat forming species on species establishment and community productivity. This study is in situ, with manipulation of the habitat forming species. The last study is in mesocosme and aim to define the role of richness, evenness identity and abundance of the main macroalgae present on the shores on community primary productivity. Contrary to the hypothesis, the results show that richness and evenness has a limiting positive impact on community stability and establishment. This impact seems to be damp by the abiotics factors on the field. Nonetheless, richness, abundance and identity all have a positive impact on primary productivity. At high evenness, richness effect is more present than at low evenness. This theses will help to better anticipates the consequences of a change in biodiversity on benthic ecosystem functioning and will give better tools to the politics managers to help them take better decision regarding the ecosystem management.

Les populations d’omble de fontaine sont en déclin dans la majorité de l’aire de répartition d’origine de l’espèce. Au Québec, c’est l’espèce la plus exploitée en eau douce, représentant près de la moitié des poissons capturés annuellement. Pourtant, l’état des populations est presque inconnu et leur exploitation par les pêcheurs sportifs n’est pas encadrée d’un plan de gestion provincial. Le but de cette étude était donc de faire le portrait de l’état de la pêcherie récréative à l’omble de fontaine dans les lacs des territoires fauniques structurés du Québec. En outre, le projet visait à décrire les tendances temporelles de la pêche sportive pendant les dernières décennies et d’identifier les facteurs qui ont influencé ces tendances. Les données utilisées (masse moyenne, pression de pêche, rendement de pêche et succès de pêche) proviennent des suivis de pêche sportive réalisés entre 1963 et 2011 dans les territoires fauniques structurés tels que les parcs nationaux, les réserves fauniques et les zones d’exploitation contrôlée (zecs). Au total, 4155 lacs, répartis sur 7 régions administratives québécoises, ont été retenus pour les analyses. Les tendances temporelles des indicateurs ont été évaluées et comparées à partir de techniques méta-analytiques. Entre 1980 et 2009, la pression de pêche à l’omble de fontaine a diminué de 7,5 à 5,2 jours-pêche•ha-1 %, le succès de pêche est passé de 7,2 à 5,5 ombles•jour-pêche-1, la masse moyenne a augmenté de 40 g et le rendement de pêche est passé de 5,1 à 3,4 kg•ha-1. Nous avons estimé que la moitié de la diminution du succès de pêche observée est attribuable à réduction du temps moyen de pêche par journée (heures-pêchées•jour-1). Une approche par lac a révélé que les corrélations positives entre la masse moyenne et les années ont été plus fortes dans les lacs où le succès de pêche a diminué. Pour les lacs dont la pression de pêche a augmenté, les corrélations négatives entre le succès de pêche et les années ont été plus fortes et les corrélations positives entre la masse et les années ont été plus faibles que dans les autres lacs. Le succès de pêche, la masse moyenne et le rendement se sont montrés plus stables lorsque les populations étaient ensemencées plus d’une fois tous les quatre ans. Contrairement aux résultats attendus, l’habitat de l’omble de fontaine ainsi que la présence d’espèces compétitives (principalement des cyprinidés et des catostomes) ont peu influencé les tendances temporelles des indicateurs de pêche. L’analyse temporelle des données de pêche en fonction du type de territoire faunique a révélé que les corrélations entre les indicateurs et les années ont été moins fortes dans les zecs, que dans les réserves fauniques et les parcs. Les plans d’eau ont atteint leur quota en moyenne une année sur cinq et environ 20 % des lacs ne l’ont pas atteint pendant la période étudiée. En plus, les quotas sont moins fréquemment atteints au cours des dernières années que par le passé, et ce, même si le quota moyen par lac a diminué. Une comparaison entre les données de pêche sportive et de pêche expérimentale a révélé que le succès et le rendement représentent bien l’abondance et la biomasse d’omble de fontaine dans un lac. La probabilité qu’un poisson soit capturé par unité d’effort est plus élevée lorsque l’abondance de l’omble de fontaine est faible. Les résultats de ce mémoire montrent l’efficacité et l’importance des données d’exploitation récoltées en territoires fauniques structurés. Notamment, aucune étude n’a utilisé autant de données de pêche sportive sur une aussi grande échelle spatiotemporelle. Les informations acquises ont permis de mettre en évidence l’état préoccupant des populations d’omble de fontaine dans les territoires fauniques structurés du Québec et également d’identifier d’importants facteurs à considérer dans la gestion de l’espèce. Ainsi, il s’avère nécessaire de développer de nouvelles stratégies de gestion pour cet important poisson d’intérêt sportif.

Les activités humaines ont profondément transformé les paysages aquatiques des grands fleuves en modifiant l’hétérogénéité et la connectivité de leurs habitats. Ces transformations ont mené à la disparition et au déclin de plusieurs espèces de poissons jadis abondantes. Malgré les actions entreprises afin d’atténuer l’érosion de la diversité ichtyologique, certaines populations de poissons sont encore en situation précaire. Ce constat témoigne de la nécessité de mieux comprendre en quoi les caractéristiques et modifications du paysage aquatique influencent l’organisation spatiale des commmunautés de poissons afin ultimement de définir des unités de gestion écologique. La présente thèse vise à mieux comprendre le rôle des caractéristiques hydromorphologiques et des modifications anthropiques sur l’hétérogénéité et la connectivité du paysage aquatique à différentes échelles spatiales et organisationnelles dans le fleuve Saint-Laurent (Québec, Canada). Partant d’une perspective à l’échelle de la portion fluviale portant sur la diversité des communautés de poissons, cette thèse se consacre ensuite, à une échelle spatio-temporelle plus fine, à l’accès aux habitats vitaux d’une espèce structurante pour la communauté. En effet, la connectivité entre les habitats assurant la survie des jeunes stades de vie du grand brochet (Esox lucius) vise à mieux comprendre le rôle des caractéristiques hydromorphologiques et des modifications anthropiques sur le déclin de cette espèce emblématique. Sur l’ensemble de la portion fluviale du Saint-Laurent (~350 km), un échantillonnage gouvernemental standardisé des communautés de poissons (1995-2013) a été analysé grâce à la combinaison d’analyses univariées sur les indices de diversité et d’analyses multivariées sur la structure d’abondance des espèces. Les analyses révèlent des résultats contrastés selon les indices utilisés et soulignent l’importance de considérer plusieurs facettes de la diversité. En effet, seul l’indice de diversité taxonomique révèle une augmentation graduelle de la diversité vers l’aval mettant en lumière l’importance des communautés de l’estuaire fluvial. De plus, le long de ce continuum, les analyses multivariées mettent l’accent sur l’hétérogénéité des communautés à plusieurs échelles spatiales : au sein d’unités hydro-morphologiques distinctes (par ex. corridor vs. lac fluvial vs. archipel), et entre les rives opposées de mêmes secteurs séparées par un profond chenal de navigation. Ces entités géographiques qui reflètent une réalité écologique pourraient être utilisées par les gestionnaires de la ressource du Saint-Laurent. De la portion étroite entre Montréal et Sorel au vaste lac Saint-Pierre (~150 km), la modélisation des habitats de nourriceries du grand brochet pour la période 1965-2013 a été couplée à un modèle de fraie existant. Les mesures de connectivité entre les frayères et les nourriceries révèlent que certaines frayères ayant un fort potentiel pour les géniteurs peuvent devenir, dans certaines conditions hydrologiques, de réelles trappes écologiques pour les oeufs et les larves. Alors qu’une rapide diminution du niveau de l’eau peut assécher la majorité des frayères dans le lac Saint-Pierre, l’augmentation de la vitesse du courant (>10 cm.s-1) dans le corridor Montréal-Sorel peut disperser les larves en dehors des bons habitats. De plus, la régularisation du fleuve Saint-Laurent et l’expansion de l’agriculture jusque dans sa plaine d’inondation ont profondément altéré les habitats et leur connectivité, de sorte que les événements hydrologiques hauts et stables, qui auraient été naturellement favorables pour le grand brochet, ont perdu leur potentiel productif. En effet, les hauts niveaux d’eau sont plus fréquemment suivis d’une rapide diminution limitant le succès de reproduction, alors que les habitats anciennement accessibles dans le haut de la plaine d’inondation sont devenus inopérants pour les poissons à cause des pratiques agricoles. Cette étude souligne aussi que la connectivité des habitats dans le lac Saint-Pierre est favorisée par des conditions hydrologiques stables lorsqu’il y a chevauchement entre les frayères et les nourriceries, ainsi que par la dispersion des larves dans de faibles courants (<10 cm.s-1) leur permettant de rejoindre des habitats plus distants. Les résultats de la présente thèse apportent un nouvel éclairage sur les caractéristiques et modifications du paysage aquatique qui gouvernent l’organisation spatiale des communautés de poissons du fleuve Saint-Laurent ainsi que la complétion des premiers stades de vie d’une espèce structurante pour la communauté. Ils visent à contribuer à la gestion de la ressource ichtyologique en identifiant des unités de gestion écologique à différentes échelles spatiales (par ex. les rives, les habitats interconnectés), en priorisant des sites à conserver (par ex. l’estuaire fluvial, les frayères effectives récurrentes) ou en évaluant l’efficacité d’aménagements existants (par ex. les marais aménagés). L’identification de pressions anthropiques ayant un rôle majeur sur ces processus critiques ouvre la porte à des mesures de restauration telles que la conversion de cultures agricoles et un retour vers une variation plus naturelle des niveaux d’eau. Bien qu’appliquées au fleuve Saint-Laurent et au grand brochet, les notions et les méthodes développées dans la présente thèse sont théoriquement exportables à d’autres espèces ainsi qu’à d’autres grands fleuves, à condition de calibrer et valider les modèles à leurs nouveaux contextes. Human activities have deeply transformed the large river landscape by altering the habitats heterogeneity and connectivity. These transformations led to the decline, and the local extinction, of several fish species once abundant. Despite actions aimed at mitigating fish diversity loss, some populations are still declining. In this context, it appears essential to better understand how landscape characteristics and alterations influence spatial organization of fish communities. Such key information can ultimately allow defining sound ecological management units. The present thesis aims at understanding the role of hydro-morphological characteristics and anthropogenic modifications on landscape heterogeneity and connectivity at different spatial scales and organizational levels in the St. Lawrence River (Quebec, Canada). The thesis starts with a large scale perspective by studying the spatial organization of fish communities within the fluvial St. Lawrence, then the focus turns on a smaller spatio-temporal scale by studying how connectivity can alter the access to vital habitats for a structuring species of the fish community. Indeed, connectivity between habitats that allows northern pike (Esox lucius) larvae survival is modelized to better understand the role of hydro-morphological characteristics and anthropogenic modifications on population decline of this emblematic apex predator. Firstly, at the St. Lawrence River scale (~ 350 km), a standardized governmental fish community sampling (1995-2013) was analysed using a combination of univariate analysis on diversity indices and multivariate analysis on the structure of fish abundance. Diversity indices revealed contrasting patterns that stresses the importance of considering several facets of diversity. Indeed, only the taxonomic disctincness index revealed a gradual downstream increase along the St. Lawrence River, which highlighted the high fish diversity of the fluvial estuary. In addition, along this continuum, multivariate analysis revealed how heterogeneity of fish communities is structured at different spatial scales: differences were found between distinct hydro-morphologic units (e.g. corridor vs. fluvial lake vs. archipelago), and between opposite shores of same sectors (separated by the deep navigational channel). Since the geographical units defined by the fish community architecture reflect the ecological reality along the St.Lawrence, the latter could be used by St. Lawrence managers. Secondly, from the narrow Montréal-Sorel corridor to the vast Lake Saint-Pierre (~ 150 km), we modelled the northern pike nursery habitats for the period 1965-2013 and coupled theses to an existing spawning habitats model. The connectivity between spawning and nursery habitats revealed that some spawning areas with high potential for spawners may become, during certain hydrological conditions, mortality traps for eggs or larvae. While a rapid decrease of water discharges may dewater most of the spawning habitats in Lake Saint-Pierre, an increase of current speeds (> 10 cm.s-1) in Montréal-Sorel corridor can flush larvae outside suitable habitats. Moreover, the St. Lawrence River regularisation and the expansion of agriculture into its floodplain have profoundly altered the habitats and their connectivity. While stable-high water discharges were theoretically favourable for northern pike recruitment, such conditions are no longer favourable as the landscape is now negatively impacted by anthropogenic alterations. Indeed, high water discharges are more frequently followed by a rapid decrease limiting spawning success, and habitats on the upper part of the floodplain have been altered by agricultural practices. In addition, our results found that habitat connectivity in Lake Saint-Pierre is favoured by stable hydrological conditions when spawning and nursery habitats overlapped, as well as by the larvae dispersal in low current speeds (< 10 cm.s-1) allowing them to reach more distant habitats. The present thesis shed new lights on landscape characteristics and modifications that govern spatial organization of fish communities in the St. Lawrence River and the dynamic related to early-life habitats exploitation and recruitment for an emblematic species. Our results contribute to fish management by identifying ecological management units at different spatial scales (e.g. shorelines, connected habitats), allowing priorization of sites to be preserved (e.g. fluvial estuary, recurrent effective spawning habitats) or by assessing the effectiveness of existing managements actions/tools (e. g. managed wetlands). By identifying which anthropogenic pressures led to major impacts on these critical processes, it opens the door to more efficient restoration actions such as the conversion of agricultural crops in natural habitats and the return to more natural variations of water discharges. Although the present thesis focus on the St. Lawrence River and the northern pike, the notions and methods developed herein are theorically exportable to other large rivers as well as to other species, under the condition to calibrate and validate the models used within their new context.

Les perturbations naturelles ont de gros impacts sur la dynamique des peuplements de la forêt boréale. Les feux de forêt et les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE) demeurent les perturbations les plus importantes de la forêt boréale du Québec. Les réchauffements climatiques changeraient la dynamique de ces perturbations, ce qui pourrait avoir des impacts majeurs sur la composition et la structure de la forêt. Il est important de faire un historique de ces perturbations afin d’évaluer les effets qu’auront ces changements climatiques sur la forêt boréale. L’historique des feux, qui ont lieu au cours de l’Holocène, est effectué grâce aux charbons de bois trouvés dans les sédiments. Toutefois, l’historique des épidémies de la TBE ne remonte qu’au dernier millénaire avec les analyses dendrochronologiques. Le dénombrement des capsules céphaliques et des fèces des larves de la TBE a déjà été effectué, mais leur identification est difficile et leur quantité est limitée. Ce mémoire présente une nouvelle méthode d’extraction d’un nouveau microfossile afin de déceler les épidémies de la TBE de l’Holocène, les écailles de papillons. Il présente aussi une comparaison entre la fréquence des épidémies de la TBE et celle des feux enregistrés pendant l’Holocène, afin de déterminer une interaction entre ces deux perturbations. Les écailles de papillons et les charbons ont été dénombrés dans des carottes de sédiment provenant du lac Flévy situé dans la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean. En utilisant le logiciel CharAnalysis, les pics d’accumulation élevés d’écailles de papillons ont été interprétés comme étant des épidémies de la TBE. L’augmentation de la fréquence des épidémies coïncide avec les périodes chaudes de l’Holocène étant favorables au développement des larves de la TBE. Une relation inverse a été déterminée entre la fréquence de ces deux perturbations naturelles. Lorsque la fréquence des activités de la TBE était élevée, celle des feux de forêts était moins importante. En effet, une diminution de la fréquence des feux augmente la proportion des sapins baumiers dans le paysage favorisant l’expansion et l’impact des épidémies de la TBE. Ces analyses permettront, à long terme, de développer des plans de gestion afin de répondre aux différents impacts de l’interaction entre les feux et les épidémies de la TBE qui seront causés dans le futur.

Malgré la forte importation de carbone allochtone dans les lacs boréaux du Québec, peu d’information est disponible concernant les mécanismes qui permettraient à cette matière organique de cheminer dans les réseaux trophiques aquatiques. Les bactéries seraient le principal consommateur de carbone allochtone. Ces dernières pourraient faire partie de la diète de plusieurs groupes de zooplancton, permettant ainsi l’entrée du carbone allochtone dans les réseaux trophiques aquatiques. Parmi le zooplancton, les rotifères sont plus petits que les crustacés et ils pourraient être mieux adaptés à consommer des bactéries. Nonobstant la forte abondance des rotifères dans les lacs boréaux et leur position clé dans les réseaux trophiques, ce groupe de zooplancton a été beaucoup moins étudié que les cladocères et les copépodes et leur rôle dans les écosystèmes est encore mal compris. Cette étude visait donc à remplir deux objectifs spécifiques. En premier, l’étude visait à décrire et à expliquer la structure et la distribution des communautés de rotifères dans les lacs boréaux. Deuxièmement, l’étude visait à déterminer la contribution des rotifères dans le transfert du carbone allochtone vers les niveaux trophiques supérieurs. Plus spécifiquement, il était question de mesurer in situ les taux d’ingestion de phytoplancton et de bactérioplancton par les rotifères. Pour atteindre le premier objectif, 22 lacs situés dans la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean dans la province de Québec ont été échantillonnés au cours de l’automne 2013. Les résultats ont permis de déterminer que la structure et la distribution des communautés de rotifères varient en fonction des caractéristiques environnementales des lacs et des bassins versants. Les résultats ont également permis de confirmer que la structure des communautés de rotifères dans les lacs exposés à de plus fortes concentrations de carbone allochtone est différente de celle des lacs où le carbone allochtone est plus dilué. Cependant, les résultats n’ont pas permis de confirmer que le niveau de connectivité entre les lacs influence la distribution et la structure des communautés de rotifères. Les résultats n’ont également pas permis de confirmer que l’absence de poissons prédateurs induit un effet cascade sur les réseaux trophiques observable au niveau des populations de rotifères. Pour atteindre le deuxième objectif, une expérimentation a été effectuée en marquant du phytoplancton et des bactéries à l’aide de marqueurs radioactifs, qui ont été ensuite présentés à une population de rotifères afin de mesurer leur ingestion respective. Les résultats ont permis de démontrer que les rotifères ingèrent des bactéries de façon passive en se nourrissant de phytoplancton. En ingérant ainsi des bactéries, les rotifères contribuent à transférer le carbone allochtone aux niveaux trophiques supérieurs.

Au Québec, la pessière noire à mousses est le lieu d'une récolte intensive de matière ligneuse (Parent, 1994). Son territoire, situé entre les 49e et 52e de latitude nord, est exploité en partie seulement, car les travaux sylvicoles sont limités au-delà de la limite nordique des forêts attribuables, au nord du 51e parallèle. Les forêts d'épinettes noires (Picea mariana (Mill. B.S.P) situées au sud de cette limite ont fait l'objet de nombreuses études. Par contre, celles au nord ont reçu peu d'attention. Le peu d'informations disponible montre que le couvert forestier dans ce secteur est majoritairement constitué de forêts mûres et surannées où les arbres présenteraient une croissance très lente (Ministère des Ressources Naturelles, 2000). La faible croissance des EPN à ces latitudes découlerait de la courte saison de croissance et de la rigueur de climat (MRN, 2000). Nous posons l'hypothèse que la croissance plus lente observée chez les peuplements très âgés entre les 51e et 52e parallèles serait reliée à la dynamique de croissance du peuplement plutôt qu'à des conditions climatiques plus difficiles à ces latitudes. L'objectif principal de l'étude consiste à caractériser la dynamique et la croissance des vieux peuplements d'EPN entre les 51e et 52e parallèles. Les sites retenus pour l'étude ont été choisis parmi 24 sites d'un projet plus vaste. La méthode d'échantillonnage aléatoire stratifié, basé sur l'âge et la densité, a été utilisée pour la sélection des sites. Parmi ceux-ci, six sites dont la moyenne d'âge des arbres était supérieure à 140 ans ont été choisis. Les résultats de l'étude montrent que parmi les sites étudiés, le plus jeune (145 ans) présente une structure d'âge équienne tandis que les cinq autres sites plus âgés (176-240 ans) présentent une structure d'âge inéquienne. Le patron de croissance des arbres provenant des sites inéquiennes diffère de celui du site équienne par sa longue période de croissance initiale très faible qui est suivie d'augmentations abruptes de la croissance correspondant à la fin des périodes épidémiques de la tordeuse des bourgeons de l'épinette. Les augmentations abruptes et les reprises de croissance sont le résultat du changement des conditions du milieu suite à l'ouverture de la canopée causée par les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette. Ces résultats démontrent que les peuplements à structure d'âge équienne ont évolué vers des peuplements à structure inéquienne à la suite de perturbations secondaires. Les dominants provenant de la première cohorte ont été remplacés dans la canopée par des tiges qui étaient auparavant opprimées et qui ont profité de la disponibilité des ressources. Ces derniers ne peuvent donc pas être considérés comme de vrais dominants. Ils sont plutôt des «pseudo-dominants», car leur patron de croissance n'est pas semblable à celui d'un arbre issu d'un feu et qui a toujours été dominant. Les résultats montrent également qu'à la suite de l'ouverture de la canopée, seulement quelques arbres réussissent à atteindre des taux de croissance comparables à ceux issus du site équienne. L'utilisation des « pseudo-dominants » pour déterminer le potentiel de croissance des sites dont ils sont issus est problématique, car ils peuvent mener à une sous estimation de la productivité.

Les hypothèses actuelles en science halieutique prédisent un fort recrutement des populations de poissons lorsque les conditions environnementales favorisent la croissance rapide durant les jeunes stades de vie. Les coupes forestières dans les bassins versants provoquent une augmentation de la concentration en éléments nutritifs de l'eau dans les lacs oligotrophes boréaux. Ces changements environnementaux sont susceptibles de modifier les conditions d'alimentation et de croissance des larves et des juvéniles et ultimement, ils risquent d'influencer la survie et le recrutement des populations de poissons. L'objectif de cette étude était de déterminer l'impact des coupes forestières sur l'écologie des jeunes stades de vie chez la perchaude {Perça flavescens) dans les lacs du bouclier boréal laurentien. Pour atteindre cet objectif, des perchaudes de l'année ont été capturées durant trois années consécutives (2003, 2004 et 2005), dans trois lacs dont le bassin versant a subi des coupes forestières après la première année d'échantillonnage et dans trois lacs non perturbés. Les caractéristiques de croissance individuelle ont été mesurées chez ces perchaudes à l'aide de l'analyse de la microstructure de l'otolithe. Les coupes forestières ont provoqué une augmentation des taux de croissance durant les stades larvaire et juvénile en 2005, qui était accompagnée d'une augmentation de la biomasse algale. Nous avons vérifié l'influence trophique des modifications environnementales en pratiquant l'analyse des contenus stomacaux des perchaudes en 2005. Ces analyses ont montré que les perchaudes à croissance rapide avaient une diète différente, basée sur les proies du genre Daphnia. Nous avons aussi mesuré une plus grande abondance de Daphnia spp. et des concentrations de carbone organique dissous plus élevées dans les lacs perturbés en 2005. Les résultats suggèrent que les jeunes perchaudes ont bénéficié d'une plus grande abondance de proies qui, couplée à une meilleure détection, a mené à une croissance rapide. L'influence des conditions environnementales favorables sur la croissance rapide des perchaudes des lacs perturbés a été confirmée en écartant la possibilité que la croissance rapide ait été créée par une survie sélective à la croissance ou par un potentiel pour la croissance rapide déjà présent à l'éclosion. Les analyses de survie sélective à la croissance ont montré que la croissance rapide n'était pas toujours sélectionnée; elles ont plutôt montré que la direction de la sélection était variable d'une population à l'autre. Enfin, les implications des conditions environnementales et de la sélection pour la croissance rapide ou lente ont été discutées dans une perspective de prédiction du recrutement des populations de perchaudes. Nos résultats suggèrent que les conditions environnementales favorisant la croissance sont en grande partie responsables de la force du recrutement, mais que la direction et l'intensité de la survie sélective à la croissance peuvent en ajuster le niveau du recrutement.

Le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) et l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) sont deux espèces très fréquentes dans la forêt boréale. En plus d'avoir de l'importance au niveau écologique, ces deux conifères ont un rôle économique considérable pour l'industrie forestière du Québec. Actuellement, très peu d'informations sont disponibles sur la croissance intra annuelle dans les tiges et les racines, ainsi que sur les variables environnementales qui l'influencent. Cette étude a comme objectif de comparer l'activité cambiale et la xylogenèse entre les tiges et les racines chez le sapin baumier et l'épinette noire. Au cours des saisons de végétation 2004, 2005 et 2006, des micro carottes de bois ont été récoltées à chaque semaine, de façon répétitive, dans la forêt d'enseignement et de recherche du lac Simoncouche, pour étudier la chronologie et la dynamique de la xylogenèse des trachéides. Ces micro carottes ont été coupées au microtome pour déterminer et dénombrer les trachéides dans chacune des phases de la formation du xyîème, soit le nombre de cellules dans la zone cambiale, en phase d'élargissement radial, en formation des parois secondaires (ou lignification) et les cellules matures. Au cours des premiers jours d'échantillonnage au début du mois de mai, une augmentation du nombre de cellules dans la zone cambiale est observable, ce qui suggère un début d'activité cambiale à cette période de l'année. Chez les deux espèces, le début de l'apparition de trachéides en élargissement radial dans le xylème est survenu simultanément entre les tiges et les racines, i. e. en moyenne du 19 au 31 mai. Chez le sapin baumier et l'épinette noire, la division cellulaire s'est prolongée d'environ 10 jours de plus dans les racines pour se terminer en moyenne du 18 au 29 août, comparativement aux tiges chez qui elle se termine en moyenne du 8 au 21 août. À la mi-juillet, environ 75-80% des trachéides du xylème des tiges sont déjà produites, comparativement aux racines chez qui il y a seulement 50% des trachéides du xylème de produites à la même période. Chez les deux espèces, l'initiation de la lignification s'est amorcée en premier lieu dans les tiges (i. e. en moyenne vers le 7 juin) versus dans les racines (i. e. en moyenne vers le 19 juin), mais la terminaison de la lignification a été similaire entre les deux espèces et les parties aériennes et souterraines. II semble y avoir des différences physiologiques entre le cambium vasculaire des tiges et des racines. L'obtention de seuils de température a permis de constater que l'initiation de la production de trachéides dans le xylème au début de la saison de croissance peut se faire à des températures différentes d'une année à une autre.

Les fluctuations radiales des tissus des tiges et des racines d'épinette noire ont été enregistrées entre août 2004 et octobre 2005 en utilisant des dendromètres à pointe automatiques pour déterminer si le retour des fonctions hydriques normales limite le début de la croissance cambiale secondaire. En divisant les fluctuations radiales des tissus en phases de contraction, d'expansion et d'accroissement, des cycles de déshydratation et réhydratation des tissus furent définis. L'amplitude et la durée de chaque phase et des cycles complets ont été mesurées. Les cycles furent classifies selon quatre critères : leur durée, le moment d'apparition de chacune de leurs phases dans la journée, leur origine théorique en fonction de la température et leur phase d'accroissement positive (augmentation du rayon) ou négative (diminution du rayon). Cette classification a permis de séparer les variations radiales annuelles des arbres en cinq périodes : 1) période de stabilité du rayon après la saison de croissance, 2) période de contraction hivernale des tissus sous l'influence des températures froides, 3) période de réhydratation où le rayon augmentait rapidement jusqu'à atteindre celui de l'automne précédent, 4) période de stabilité du rayon avant la croissance et 5) période de croissance. Les périodes 1 et 4 présentaient les mêmes types de cycles, en proportions semblables. Durant la période de réhydratation et la période de croissance, l'épaisseur radiale des tissus augmentait de façon distincte. Les conditions environnementales moyennes ont été calculées pour chaque phase de chaque cycle afin d'approfondir l'analyse de la période printanière précédant l'éveil cambial (périodes 3, 4 et 5). Les corrélations entre l'amplitude des trois phases du cycle et les variables environnementales ont été étudiées. L'humidité relative, la température de l'air et la radiation solaire, trois variables impliquées dans la transpiration des arbres, influençaient l'amplitude des fluctuations de façon croissante, de la période de réhydratation (période 3) à la période de croissance (période 5). L'effet des précipitations sur l'amplitude des phases de contraction et d'accroissement augmentait aussi de la période 3 à la période 5, à mesure que l'eau de la fonte des neiges était utilisée. La réhydratation printanière a duré 50 jours. Le retour des fluctuations radiales estivales normales précédait le moment de l'éveil cambial de plus de trois semaines. Sur le site, l'éveil cambial de l'épinette noire n'était pas limité par la réhydratation complète des tissus ni par le retour des fonctions hydriques normales, mais vraisemblablement par les températures de l'air comme en témoigne la présence des cycles inversés durant la période précédant la croissance (période 4).