Le caribou de Peary est l’unité désignable du caribou la plus septentrionale ; sa population a chuté d’environ 70% au cours des trois dernières générations. Le Comité sur la situation des espèces en péril au Canada (COSEPAC) identifie les conditions difficiles d’accès à la nourriture à travers le couvert nival comme le facteur le plus influant contribuant à ce déclin. Cette étude se concentre sur l’établissement d’un outil spatial de caractérisation des conditions nivales pour l’accès à la nourriture du caribou de Peary dans le Nord canadien, utilisant des simulations du couvert nival générées avec le logiciel suisse SNOWPACK à partir des données du Modèle Régional Climatique Canadien. Le cycle de vie du caribou de Peary a été divisé en trois périodes critiques : la période de mise bas et de migration printanière (avril – juin), celle d’abondance de nourriture et de rut (juillet – octobre) et celle de migration automnale et de survie des jeunes caribous (novembre – mars). Les conditions nivales sont analysées et les simulations du couvert nival comparées aux comptes insulaires de caribous de Peary pour identifier un paramètre nival qui agirait comme prédicateur des conditions d’accès à la nourriture et expliquerait les fluctuations des comptes de caribous. Cette analyse conclue que ces comptes sont affectés par des densités de neige au-dessus de 300 kg/m³. Un outil logiciel cartographiant à une échelle régionale (dans l’archipel arctique canadien) les conditions d’accès à la nourriture possiblement favorables et non favorables basées sur la neige est proposé. Des exemples spécifiques de sorties sont données pour montrer l’utilité de l’outil, en cartographiant les pixels selon l’épaisseur cumulée de neige au-dessus de densités de 300 kg/m³, où des épaisseurs cumulées au-dessus de 7000 cm par hiver sont considérées comme non favorables pour le caribou de Peary.

Arctic tundra vegetation communities are rapidly responding to climate warming with increases in aboveground biomass, particularly in deciduous shrubs. This increased shrub density has the potential to dramatically alter the functioning of tundra ecosystems through its effects on permafrost degradation and nutrient cycling, and to cause positive feedbacks to global climate change through its impacts on carbon balance and albedo. Experimental evidence indicates that tundra plant growth is most strongly limited by soil nutrient availability, which is projected to increase with warming. Therefore research to date into the mechanisms driving tundra 'shrub expansion' has taken a 'bottom-up' perspective, overlooking the potential role of herbivory in mediating plant-soil interactions. In this thesis, I integrate the impacts of climate warming and caribou browsing on tundra vegetation community structure, and specifically investigate if increases in soil fertility with warming might lead to changes in vegetation biomass and chemistry that could fundamentally alter herbivore-nutrient cycling feedbacks, shifting the role of caribou browsing from restricting shrub growth to facilitating it. Using experimental greenhouses, nutrient addition plots, and caribou exclosures at Daring Lake Research Station in the central Canadian low Arctic, I showed that warming increased soil nutrient availability and plant biomass, and that caribou browsing restricted tundra shrub growth under present conditions. Plant and soil nutrient pool responses to warming demonstrated that increased growing season temperatures enhanced tundra plant growth both by increasing soil nutrient availability and by inferred increases in the rate of photosynthesis, however that the former process was comparatively more limiting. Species- and plant part-specific changes in biomass and chemistry with warming and fertilization clearly indicated the rate and magnitude of change in soil fertility substantially alters plant community structure. Nonetheless, since plant nutrient concentrations decreased with warming and plant responses to browsing were independent of soil fertility, I did not find evidence for a shift from caribou decelerating to accelerating nutrient cycling with warming. Altogether this research indicates effective conservation and management of Rangifer populations is critical to understanding how climate change will affect tundra vegetation trajectories and ultimately tundra ecosystem carbon balances. / Thesis (Ph.D, Biology) -- Queen's University, 2013-06-07 15:13:21.698

A series of crustal-scale shear zones demarcates the northern and eastern margins of the North Caribou greenstone belt (NCGB), proximal to a Mesoarchean terrane boundary in the core of the western Superior Province of Canada. The dominant deformation produced a pervasive steeply dipping fabric that trends broadly parallel to the doubly arcuate shape of the belt and was responsible for tight folding the banded iron formation host to Goldcorp’s prolific gold deposit at Musselwhite mine. The shear zones in the North Caribou greenstone belt are of particular interest because of their ability to channel hydrothermal fluids with the potential to bear ore and cause alteration of the middle to shallow crust. Shear zones are commonly reactivated during subsequent tectonism, but exhibit a consistent and dominant dextral shear sense across the belt; fabric-forming micas and chlorite are generally Mg-rich. Although garnets samples from within the shear zones are dominantly almandine, they possess variable geochemical trends (HREEs of >2 orders of magnitude) and can be syn-, intra-, or post-tectonic in origin. In situ geochronological analysis of zircon (U-Pb) and monazite (total-Pb) in high strain rocks in and around the NCGB, interpreted in light of in situ geochemical analysis of garnet and fabric-forming micas and chlorite, reveals four relatively discrete events that span 400 million years. Metamorphism of the mid-crust was coeval with magmatism during docking of the Island Lake domain at c. 2.86 Ga and subsequent terrane accretion at the north and south margins of the North Caribou Superterrane from c. 2.75 to 2.71 Ga. Transpressive shear at c. 2.60 to 2.56 Ga and late re-activation of shear zones at c. 2.44 Ga produced a steeply-dipping pervasive fabric, and channeled fluids for late crystallization of garnet and monazite recorded in the Markop Lake deformation zone. These observations implicate a horizontal tectonic model similar to the modern eastern Pacific plate margin. Further, this study highlights the caution that should be exercised when using traditional rock forming metamorphic minerals (mica, chlorite, garnet) when attempting to vector into zones of hydrothermal alteration within midcrustal rocks.

Cette étude vise à identifier les effets des changements climatiques sur les activités de subsistance traditionnelles des chasseurs cris de la Baie-James. De nombreuses études se penchent sur les changements climatiques, mais relativement peu d’entre elles traitent de leurs effets socio-économiques et socioculturels sur les populations dans le Subarctique du Québec. Cette thèse explore les mécanismes d’intégration des connaissances scientifiques au savoir écologique traditionnel (SET) ; une intégration prônée par de nombreux chercheurs comme l’évolution souhaitable dans la recherche sur le SET et sur ses applications. L’étude de cette intégration se fait ici à l’aide d’une analyse des perceptions des chasseurs de l’Association des Trappeurs Cris concernant les effets des changements climatiques, avec l’accent sur les activités de subsistance traditionnelles en lien avec la bernache du Canada et le caribou des bois, deux espèces importantes culturellement. Une approche combinant l’aspect théorique de l’ethnoécologie et l’aspect pratique de l’étude de cas a été utilisée. Diverses sources de données ont été employées : l’analyse documentaire et cartographique, les questionnaires et les entrevues ouvertes et semi-dirigées. Cette recherche met en évidence des variations dans l’observation des changements climatiques et dans la perception de leurs effets par les chasseurs cris selon la localisation de leur communauté. Certains effets sont ressentis de la même façon par tous. Ainsi, les participants de toutes les communautés s’inquiètent des dangers liés à une fragilité accrue de la glace sur les lacs et les rivières. Cependant, ce sont surtout les membres des communautés côtières qui s’alarment du déplacement des bernaches vers l’intérieur du territoire. Ils sont aussi les seuls à ne pas percevoir de baisse du nombre de caribous des bois sur leurs lignes de trappe. Les effets des changements climatiques paraissent avoir un impact sur le mode de vie traditionnel cri en lien avec la bernache du Canada et le caribou des bois et affecter la transmission du savoir traditionnel vers les nouvelles générations quant au caribou des bois. Les résultats montrent aussi que la combinaison du SET et des données scientifiques permet de compléter le portrait de l’évolution du climat et des espèces (par ex. : variation du climat entre la côte et l’intérieur du territoire, apparition du cerf de Virginie et du coyote sur le territoire) et d’élaborer de nouvelles pistes de recherches et des hypothèses qui n’auraient pas été autrement identifiées (par ex. : causes d’un changement dans la structure de la gla ce, évolution des aires de répartition des sous-espèces de bernaches, impact des insectes suceurs-piqueurs sur la santé des caribous). Elle facilite également l’identification et la compréhension des enjeux et des processus d’adaptation qui ont lieu dans les communautés cries de la Baie-James (par ex. : diminution de la consommation du caribou, maintien de la consommation de la bernache, dangers accrus dans les déplacements liés à la fragilité de la glace ou à la difficulté à prévoir les schèmes climatiques). L’utilisation combinée du SET et du savoir scientifique permet de mieux appréhender les effets des changements climatiques et les dynamiques socioculturelles et environnementales complexes du territoire de la Baie-James. / This thesis intends to identify the effects of climate change as it relates to the traditional activities of the Eastern James Bay Cree. Numerous studies have analysed climate change, however relatively few have studied its socioeconomic and socio-cultural effects on the subarctic populations of Quebec as does this one. Exploring the integration mechanisms between scientific knowledge and traditional ecological knowledge (TEK), this combination of knowledge being presented by many researchers as the next step in TEK research, this thesis utilizes the various perceptions that the hunters of the Cree Trappers Association have of the impacts of climate change. Emphasis was placed on their traditional activities in connection with the Canada goose and the woodland caribou, two culturally important species The study uses an approach combining the theoretical aspects of ethnoecology with the practical aspects of case studies. Various methods of data collection were used: literary and cartography reviews, questionnaires and long and short interviews. The research demonstrates a variation in Cree observations of climate change and in their perceptions of the effects of these changes based on the location of the community in the James Bay region. Certain effects are perceived in all communities, for instance participants from all communities worried about the dangers associated with an increased fragility of the ice formed on lakes and rivers. However, it was primarily members of the coastal communities who worried over the Canada geese moving further inland. Members of the coastal communities were also the only ones to not notice a reduction in the numbers of woodland caribou on their traplines. Climate change seems to have an impact on the Cree’s traditional way of life associated with the Canada goose and woodland caribou and to affect the transmission of their traditional knowledge to the newer generations as it pertains to the woodland caribou. Also highlighted is the fact that a combination of TEK and scientific data allows for a broader picture of climate and species evolution (e.g.: climate variations between the coast and the interior of the territory, presence of white-tailed deers and coyotes on the territory) and suggests new research questions and hypothesis (e.g.: causes for a change in the ice structure, evolution in the range and distribution of Canada geese subspecies, impact of bloodsucking insects on caribou health). It also allows for a better identification and understanding of the stakes and adaptation processes currently going on in Eastern James Bay communities (e.g.: decrease in caribou consumption, maintenance of geese consumption, increased dangers during travel due to an increase in ice fragility or in unusual climatic events). The combined use of TEK and scientific knowledge allows for a better understanding of the effects of climate change and the complex sociocultural and environmental dynamics at play in the Eastern James Bay.

Rangifer have the greatest circumpolar distribution of any living ungulate and have played an important role in the lives of many Arctic Indigenous communities for thousands of years. Given the prolific nature of Rangifer remains in many Arctic archaeological contexts, and their continued importance in many contemporary Arctic Indigenous societies, this species has the potential to be an important source of information about past Arctic human-animal-environment interactions. Given the noted influence of local and global climatic shifts on Rangifer ecology in the present, knowledge of the palaeoecology and palaeobiogeography of such a key prey-species, coupled with an indication of palaeoclimatic context, may provide valuable insights into animal-human interactions, human subsistence activities and landscape use in the past. The aims of this thesis are three-fold. The first is to explore Rangifer isotopic variability, and to indicate the utility of this species as a palaeoclimatic proxy, by isotopically analysing modern samples from across the circumpolar North. The second aim is to investigate the palaeoecology and palaeobiogeography of caribou from the pre-contact Little Ice Age (15th–17th century AD) Yup'ik village site of Nunalleq, Western Alaska, in order to determine their ranging patterns and to identify if these patterns are similar to those seen in modern caribou in the area today. The third aim brings both of these aims together in order to undertake the first multi-isotopic investigation of archaeological Rangifer in North America to provide an indication of the palaeoenvironmental and palaeoclimatic context of Nunalleq. This information, in conjunction with the caribou palaeoecological and palaeogeographical knowledge, will inform on caribou-environment and caribou-human interactions at the site. To that end, bulk bone bioapatite δ18OCO3 and δ18OPO4, and bulk bone collagen δ13C, δ15N and δ34S isotope analysis is undertaken on Rangifer from five modern herds from across the circumpolar North to explore the relationships between stable isotope ratios and environmental factors. The data presented here suggest that Rangifer bioapatite δ18O is a potentially useful proxy for regional climate. Intra and inter-population variability in these isotopic systems suggests the potential of using these to distinguish between herds and environments, particularly δ18O and δ34S. Sequential strontium (87Sr/86Sr) and oxygen (δ18OCO3) isotope data from caribou (Rangifer sp.) tooth enamel from Nunalleq are analysed in order to reconstruct caribou movement patterns in this region during the Little Ice Age. The data presented here suggests these Nunalleq caribou undertook some seasonal movements. Comparison with observational data of the local herd in the region today suggests a shift in calving area and range use between the late Holocene period represented by the site and the present day. Finally, bulk bone bioapatite δ18OPO4 and bulk bone collagen δ13C and δ15N on caribou from the site are used to reconstruct palaeotemperature for the area surrounding Nunalleq and to inform on additional palaeoenvironmental considerations. The data generated in this thesis provide new empirical data for future research in isotope zooarchaeology and significant baseline data for use in palaeodietary and palaeoenvironmental interpretation of fossil Rangifer. The isotopic data complement the wealth of data derived from other research at Nunalleq, illuminating the influence of changing climatic conditions on prey-species palaeoecology and human–animal interactions at the site.

Cette recherche a pour but de se questionner sur l'impact de la diminution du caribou sur les savoirs écologiques traditionnels chez les communautés innues de la péninsule Québec-Labrador. Il est à noter que, depuis des milliers d'années, la chasse au caribou structure la réalité de ce peuple de chasseurs et façonne leur conception du monde et les savoirs qui en découlent. L'hypothèse soutenue est que la destruction de l'habitat du caribou est une forme de colonisation épistémique. Suivant la théorie de l'accumulation primitive, j'expose les outils juridiques qui ont permis aux États et aux capitalistes de s'approprier légalement les terres innues pour y exploiter les ressources. L'intention ici est de soulever la fonction duale dont est investie la terre, soit, d'un côté, comprise comme assise de la domination coloniale, donc vitale à la formation de l'État canadien et au développement colonial-capitaliste, et, d'un autre côté, permettant la subsistance matérielle et spirituelle des sociétés innues, tel qu'au moyen de la chasse au caribou. Le territoire en tant que médium des savoirs sera alors remplacé par une nouvelle conception du territoire synonyme d'accumulation de capital et d'exploitation des écosystèmes. On comprendra alors que la conquête coloniale passe d'abord et continue de se nourrir par un assujettissement ontologique et que l'imposition de cette réalité ontologique empêche les savoirs écologiques traditionnels de subsister dans un contexte qui nourrit leur existence et leur réalité.

Woodland caribou population declines in west-central Alberta precipitated a wolfcontrol. This program to protect caribou could be compromised if (1) there are strong public pressures against helicopter gunning and strychnine poisoning of wolves and/or (2) other predators compensate to kill caribou. Because bears can be important ungulate predators, I used stable isotope techniques to reconstruct black and grizzly bear diets including contributions of caribou, caribou calves, ants, ungulates (moose, deer and elk), and 3 plant groups. Bears assimilated 2-58% terrestrial protein indicating large variation among individuals. As an alternative to current wolf-control practices, I reviewed spatial and temporal patterns of harvests (1985-2006) on registered traplines. Wolf trapping has increased during the past 2 decades, but on average trappers harvested only 10% of the provincial wolf population, well below culls required to control the population. Under the registered trapline system it is unlikely that trapping could control wolf abundance. / Ecology

A series of crustal-scale shear zones demarcates the northern and eastern margins of the North Caribou greenstone belt (NCGB), proximal to a Mesoarchean terrane boundary in the core of the western Superior Province of Canada. The dominant deformation produced a pervasive steeply dipping fabric that trends broadly parallel to the doubly arcuate shape of the belt and was responsible for tight folding the banded iron formation host to Goldcorp’s prolific gold deposit at Musselwhite mine. The shear zones in the North Caribou greenstone belt are of particular interest because of their ability to channel hydrothermal fluids with the potential to bear ore and cause alteration of the middle to shallow crust. Shear zones are commonly reactivated during subsequent tectonism, but exhibit a consistent and dominant dextral shear sense across the belt; fabric-forming micas and chlorite are generally Mg-rich. Although garnets samples from within the shear zones are dominantly almandine, they possess variable geochemical trends (HREEs of >2 orders of magnitude) and can be syn-, intra-, or post-tectonic in origin. In situ geochronological analysis of zircon (U-Pb) and monazite (total-Pb) in high strain rocks in and around the NCGB, interpreted in light of in situ geochemical analysis of garnet and fabric-forming micas and chlorite, reveals four relatively discrete events that span 400 million years. Metamorphism of the mid-crust was coeval with magmatism during docking of the Island Lake domain at c. 2.86 Ga and subsequent terrane accretion at the north and south margins of the North Caribou Superterrane from c. 2.75 to 2.71 Ga. Transpressive shear at c. 2.60 to 2.56 Ga and late re-activation of shear zones at c. 2.44 Ga produced a steeply-dipping pervasive fabric, and channeled fluids for late crystallization of garnet and monazite recorded in the Markop Lake deformation zone. These observations implicate a horizontal tectonic model similar to the modern eastern Pacific plate margin. Further, this study highlights the caution that should be exercised when using traditional rock forming metamorphic minerals (mica, chlorite, garnet) when attempting to vector into zones of hydrothermal alteration within midcrustal rocks.

Global and local climate patterns may affect barren-ground caribou (Rangifer tarandus groenlandicus) populations. I predicted global climate changes to be correlated with periods of population decline, and local changes to be more pronounced on the habitat of caribou with a declining population. In chapter 1, the Arctic Oscillation (AO), changes in normalized difference vegetation index and phenology were used as measures of global and local climate. In chapter 2 environmental variables and caribou presence points were used to build Maxent habitat models. There was no consistent correlation with the positive AO phase and periods of population decline, or phenology trends and the habitat of caribou with a declining population. Maxent models underestimated the amount of suitable habitat spatially and failed to model suitable habitat temporally. This thesis is the first to look at a range of density-independent variables over a long time period and model suitable habitat for multiple herds.

La conservation du caribou forestier est un enjeu clé de la gestion écosystémique. Le plan de rétablissement du caribou forestier, publié par le Québec en 2009, propose une approche de gestion forestière qui comprend le maintien de la connectivité entre des massifs de protection afin de faciliter les déplacements du caribou. Cependant, la majorité des études sur le caribou forestier se concentrent sur des périodes sédentaires soient l'hiver et la mise bas. Dans cette étude nous avons étudié le comportement du caribou boréal du Nord-du-Québec durant une période de déplacement, la dispersion printanière, afin de mieux caractériser les attributs d'habitats qui semblent faciliter la connectivité. Dans le premier chapitre de ce mémoire, nous privilégions une méthode d'analyse (partition récursive) à base individuelle qui permet d'obtenir des dates correspondant à trois saisons critiques dans le cycle de vie annuel du caribou forestier soient l'hiver, la dispersion printanière, et la mise bas. Ensuite nous comparons les dates obtenues par cette approche avec a) des dates obtenues par une méthode effectuée sur des données communes à la population (régression polynomiale mixte), et b) celles ayant été établies par consensus des experts pour notre région d'étude. Les résultats démontrent que même à l'intérieur d'une saison relativement stable il y a une variabilité individuelle et annuelle importantes quant à la période temporelle qui y correspond. Le modèle estimé sur les données communes de la population n'a pas obtenu les mêmes dates que celui estimé à l'échelle individuelle. Par ailleurs, les dates obtenues par consensus des experts différaient de façon importante des dates obtenues au moyen de l'étude du comportement des individus, particulièrement l'hiver et à la mise bas. Les dates correspondant à la mise bas étaient les moins différentes dans les trois cas. Nous concluons qu'afin de réduire le biais dans les études de sélection d'habitat, lors de la délimitation de la saison d'intérêt il est préférable d'utiliser des méthodes quantitatives qui sont basées sur le signal biologique de mouvements des individus d'une population plutôt que d'adopter des dates fixes et/ou établies a priori pour une région. Dans le deuxième chapitre nous abordons en premier lieu le patron de déplacement printanier du caribou forestier. En général, le caribou n'a pas utilisé les mêmes parcours de déplacement d'une année à l'autre, quoiqu'il semble avoir montré une certaine fidélité à sa destination finale (site de mise bas). Les mouvements des individus étaient orientés mais il n'y avait pas de direction prédominante à l'échelle de la population. Les caribous en déplacement à proximité d'un réseau routier important (>5km/km2) tendaient à tourner en rond sans se rendre très loin (i.e. tortuosité élevée), alors que les caribous en déplacement au-delà de 30 km d'un réseau routier important faisaient des déplacements plus directionnels (quasi-linéaire) et se rendaient nettement plus loin. Ceci pourrait indiquer que les chemins forestiers imposent un effet de barrière à la dispersion du caribou, ce qui pourrait avoir des conséquences néfastes pour la survie des populations sous forme de trappes écologiques. Le deuxième élément abordé dans chapitre deux est la sélection d'habitat du caribou forestier durant ses déplacements printaniers. Nous avons d'abord quantifié sa distribution printanière par le biais d'un modèle de mouvement Brownian bridge (MMBB), qui génère une surface de probabilité continue que nous avons ensuite utilisé comme variable réponse dans un modèle de sélection d'habitat. En général le caribou n'a pas démontré de sélection ou d'évitement fort vis-à-vis les attributs de son environnement durant ses déplacements saisonniers. Il a toutefois manifesté des tendances qui reflètent des compromis entre chercher une nourriture de qualité et minimiser le risque de prédation et les coûts énergétiques des déplacements. Par exemple, le caribou tendait à sélectionner des landes à lichen et des milieux humides tout en évitant des secteurs ayant une forte densité en coupes et/ou en chemins forestiers. Il tendait également à se tenir plus proche des basses terres et des cours d'eau lorsqu'accessible (à l'intérieur de 500 m). Par ailleurs, les chemins forestiers semblaient provoquer un comportement d'évitement chez le caribou boréal jusqu'à 15 kilomètres de distance, et les coupes forestières jusqu'à 10 kilomètres. Nous concluons que, étant donné le faible degré de fidélité aux parcours de déplacement printanier, planifier des corridors de déplacement fixes ne semble pas une approche très prometteuse pour maintenir la connectivité des paysages. Cela étant dit, la fidélité du caribou à ses parcours de déplacement risque d'être plus importante sur des territoires fortement aménagés puisque la connectivité de ses paysages serait moindre. Néanmoins, puisque le caribou en déplacement semble éviter les perturbations récentes, une densité accrue d'interventions forestières sur le paysage ne pourrait que nuire à la connectivité du territoire pour cet animal. Afin de mieux viser la conservation de cette espèce menacée, nous suggérons de minimiser la coupe ainsi que les chemins forestiers dans les secteurs encore occupés par le caribou forestier. Lorsque les interventions y sont envisagées, nous recommandons de ne passer qu'une fois par voie d'hiver en faisant des coupes localisées de petite envergure (coupe partielle, coupe sélective), tout en assurant la réhabilitation des chemins forestiers par la suite. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : caribou forestier, écotype boréal, comportement de déplacement, dispersion printanière, méthodes quantitatives, variabilité temporelle, consensus des experts, connectivité du paysage, Brownian bridge movement model (BBMM), sélection d'habitat, resource selection probability function (RSPF), réponse fonctionnelle.