Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / Les flux de carbone organIque particulaire (POC) sont des déterminants clés de la régulation du climat sur Terre. Les rapides changements climatiques qui affectent les hautes latitudes nordiques sont susceptibles de modifier abruptement la dynamique des flux de POC dans l'océan Arctique. Les implications de telles modifications pour le réseau alimentaire marin et le climat sont inconnues. Afin d'examiner le contrôle physique et biologique des flux verticaux de POC dans l'océan Arctique, des pièges séquentiels à particules ont été mouillés dans la région du plateau canadien de la mer de Beaufort. Une . première étude sur le talus continental a révélé le fonctionnement horizontal partiel des flux de POC dans les mers englacées, puisqu'environ la moitié du flux vertical récolté à cet endroit a été relié à l'advection latérale de particules par la convection thermohaliQe. Ainsi, advenant un accroissement de la quantité de matériel organique ·produite dans un océan Arctique à couvert de glace estival absent, la séquestration de POC serait augmentée à cause de la formation d'un plus grand volume de glace saisonnière. L'investigation subséquente du cycle annuel d'export de POC sur le plateau a permis d'élaborer un modèle conceptuel de cet écosystème qui varie selon l'importance relative des apports de POC labile ou réfractaire. Ce modèle suggère que si les changements climatiques induisent une augmentation des apports terrigènes et de détritus sur les plateaux arctiques, le développement d'un écosystème basé sur le recyclage du POC serait favorisé. Finalement, l'examen de la variabilité interannuelle des flux de POC en marge du plateau ~ révélé que les flux verticaux les plus élevés étaient détectés en concomitance avec un retrait tardif des glaces, une forte floraison pulsée et un mismatch apparent avec les consommateurs pélagiques. Ce résultat supporte qu'une débâcle précoce et une plus longue saison de production primaire dans les mers arctiques profiterait davantage au transfert trophique de POC qu'à son export vertical. La conclusion générale de la thèse illustre la complexité de prédire la nature et la magnitude des flux verticaux de POC dans un océan Arctique affecté par de multiples changements environnementaux. Le maintien à long terme d'observatoires marins (ex. lignes de mouillage) est donc essentiel à une meilleure synthèse des liens qui unissent le climat et le cycle du carbone organique dans les hautes latitudes nordiques.

Cette étude porte sur la mesure des conséquences du réchauffement climatique sur la croissance et le développement des graines de l'épinette noire en zone boréale. Comme la densité maximale atteinte par les forêts d'épinette noire et la limite nordique et altitudinale de l'espèce sont sous contrôle thermique, dans le contexte des changements climatiques attendus, il nous est apparu important de préciser le régime des températures qui affecte la répartition de l'épinette. Cette étude porte plus précisément sur l'interface entre la toundra forestière et la limite septentrionale de la forêt boréale fermée dominée par l'épinette noire. L'objectif de cette thèse est de déterminer comment la température influence la croissance des arbres et la maturation des semences de l'épinette noire à la limite nord de la forêt boréale fermée. La thèse est divisée en trois parties. La première porte sur les caractéristiques thermiques de la limite nord de la forêt boréale fermée au cours de la période de 1970 à 2002. La deuxième porte sur la relation entre la température et la production de graines par l'épinette noire. Enfin, la troisième partie porte sur les effets climatiques de la mise en eau d'un vaste réservoir hydroélectrique sur la croissance et la production de graines par l'épinette noire des milieux néoinsulaires. Entre 1970 et 2002, une augmentation significative de la température moyenne annuelle, de la somme thermique et de la durée de la période sans gel est survenue particulièrement dans la zone de la forêt boréale ouverte et de la toundra forestière. La limite septentrionale de la forêt boréale fermée coïncide avec la position du seuil thermique de 800 à 950 degrés-jours, un intervalle qui correspond à la chaleur nécessaire pour la maturation des graines de l'épinette noire. De plus le seuil de 800 degrés-jours s'est déplacé d'un degré de latitude vers le nord entre 1970 et 2002, passant de 53° 12' N à 54° 16' N. Compte tenu du réchauffement climatique attendu, le seuil de maturation des graines d'épinette noire pourrait se déplacer vers le nord de façon importante et permettre ainsi la maturation des graines d'épinette dans une zone où les conditions thermiques nécessaires ne sont pas actuellement rencontrées. Si le processus physiologique de la maturation des graines est confirmé comme le facteur déterminant de la position de la limite nord de la forêt boréale, les conséquences pourraient être un déplacement vers le nord de la limite septentrionale de la forêt boréale fermée. Sur l'ensemble de son aire de répartition, Pépinette noire requiert une moyenne de 750 degrés-jours pour produire des graines quasi-matures (stade 22 sur une totalité de 23). Une variabilité existe selon les populations et leur position géographique. Néanmoins, le pourcentage de germination peut être prédit par une fonction sigmoïde des degrés-jours cumulés le long d'un gradient -latitudinal des températures. Les conditions locales peuvent toutefois produire des différences. Ainsi, les enclaves plus froides que constituent les réservoirs hydroélectriques ont une production de graines équivalente à celles des sites de un à trois degrés de latitude plus au nord. Enfin, les conditions climatiques des sites néoinsulaires du réservoir Rober Bourassa diffèrent des autres sites de la région, principalement au printemps. En effet, c'est pendant cette période que le déficit de chaleur est le plus marqué. Les conséquences sur la croissance radiale des arbres matures ne sont pas notables à l'échelle des peuplements. Les arbres répondent plus à un changement régional du climat qu'à l'effet local du réservoir. Les effets climatiques du plan d'eau (une augmentation du bois de compression dû à une déstabilisation par le vent et une diminution de la fréquence des cernes de gel) se limitent aux sites les plus ouverts et les plus exposés. Enfin, la croissance apicale de la strate de régénération montre que le réservoir peut avoir des conséquences positives sur la croissance des plantules dans les secteurs protégés par la végétation (arbres ou arbustes) et à la périphérie des îles.

La souche arctique Mesorhizobium sp. N33 est une bactérie psychrotrophe reconnue comme l'un des rhizobiums fixateurs d'azote le mieux adapté au froid. Le profil transcriptomique et métabolomique de la souche arctique N33 a été déterminé en identifiant les patrons d'expression génétique et les changements des metabolites sous différents stress hypothermiques. Des études utilisant des macropuces et des micropuces d'ADN et la PCR quantitative en temps réel ont montré que différentes fonctions cellulaires sont significativement affectées à basse température. Les chaperonnes, les protéines de choc au froid, la transcription, la traduction, les fonctions membranaires, les métabolismes, les systèmes de transport des éléments nutritifs, la génération d'énergie, l'accumulation de cryoprotectants (polyamines et mannitol), la detoxification des espèces réactives à oxygène (ROS), l'activité xylukinase, des facteurs de transcription et des protéines ayant des fonctions inconnues sont significativement régulés à la hausse à basse température. Beaucoup moins de gènes sont régulés à la baisse à basse température et appartiennent à diverses classes dont le métabolisme général, la motilité cellulaire, les systèmes de transport et de sécrétion, qui indiquent dans leur ensemble une baisse du métabolisme et de la dépense énergétique à basse température. Des études métabolomiques, utilisant la Chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse et la résonance magnétique nucléaire, indiquent que la souche arctique N33 régule les niveaux de plusieurs composés. L'acide linoléique polyinsaturé (18:2(9, 12)) et l'acide gras polyinsaturé 18:2 (6, 9) sont les acides gras les plus abondants pour les conditions de cultures à basse température (4 et 10°C). L'acide gras phospho/neutre mono-insaturé 14:1(11) était le plus induit (45 fois plus élevé) lh de choc au froid. Cet acide gras rend la membrane cellulaire plus fluide, permet la detoxification des cellules des espèces réactives de l'oxygène (ROS) et agit comme source d'énergie pour les cellules. L'isobutyrate était hautement (19.4 fois plus élevé) augmenté à 4°C ce qui suggère que ce composé agit comme précurseur de la modification des acides gras à basses temperatures. Les analyses des voies métaboliques des composées hydrosolubles indiquent la présence de niveaux élevés des metabolites sarcosine et glycine à faible température suggérant que ces composés agissent comme cryoprotectants, ce qui pourrait avoir un impact substantiel sur l'adaptation au froid. La souche N33 démontre plusieurs changements moléculaires reliés à sa capacité de tolérance au froid. Les résultats préliminaires sur le séquençage de la souche N33 et son assemblage en 46 segments (7.13Mbps) sont aussi rapportés dans cette thèse.

Les émissions anthropiques de dioxyde de carbone (CO2) ont augmenté depuis la révolution industrielle, entraînant des modifications dans les teneurs atmosphériques en CO2 et un accroissement de la pression partielle de CO2 (pCO2) océanique. L’absorption du CO2 par les océans a entraîné une baisse du pH des eaux de surface, correspondant à une augmentation de l’acidité d’environ 30 % par rapport aux valeurs préindustrielles. D’autre part, l’accumulation de CO2 anthropique dans l'atmosphère a également induit un réchauffement des eaux de surface depuis le milieu du 20e siècle. Le devenir des communautés planctoniques face à ces altérations actuelles et futures de leur environnement demeure incertain. On ignore également comment l’acidification et le réchauffement affecteront la production du diméthylsulfure (DMS), un gaz sulfuré d’origine planctonique impliqué dans la régulation du climat. Le but de cette thèse est de déterminer l’impact d’une augmentation de la pCO2 sur le développement des floraisons phytoplanctoniques de l'estuaire maritime du Saint-Laurent (EMSL) et la production de DMS, ainsi que d’évaluer dans quelle mesure le réchauffement des eaux de surface modulera l’effet de l’acidification. Deux grandes expériences ont été menées au cours de la thèse. Une première expérience en microcosmes (~20 L) a été conduite à l’été 2013 afin d’étudier les effets de la pCO2 sur la floraison printanière des diatomées dans L’EMSL, en portant une attention particulière aux processus microbiens régissant la production de DMS. Une seconde expérience de type multifactorielle en mésocosmes (~2600 L) a été conduite à l’automne 2014 afin de déterminer l’impact combiné de l’augmentation de la pCO2 et du réchauffement sur le développement de la floraison automnale de l’EMSL et la production du DMS. Les résultats de l’expérience en microcosmes montrent que les communautés phytoplanctoniques responsables de la floraison printanière dans l’EMSL sont résistantes à des augmentations de la pCO2 supérieures aux valeurs attendues pour 2100. Cette résistance reflète vraisemblablement leur adaptation au milieu estuarien, environnement connu pour ses variations de pCO2 importantes et rapides. Cette première expérience a également mis en évidence une diminution de 15 et de 40 % des concentrations moyennes de DMS chez les communautés respectivement soumises à des pCO2 de 1850 μatm et 2700 μatm par rapport au contrôle (~775 μatm). Des incubations menées en parallèle ont permis de montrer, au moyen de 35S-DMSPd, que l’effet négatif de l’acidification sur le DMS résultait en grande partie d’une diminution de l’efficacité de conversion du DMSP en DMS par les bactéries. La deuxième expérience a également mis en évidence une forte résistance de la diatomée Skeletonema costatum à une large gamme de pH (~8.0–7.2) et de pCO2 (~90–3000 μatm). Lors de cette étude, un réchauffement des eaux de 5 °C a accéléré le développement et le déclin de la floraison, mais n’a pas eu d’effet sur la production primaire intégrée pendant l’expérience. À l’instar de l’expérience en microcosmes, l’augmentation de la pCO2 a provoqué une diminution des concentrations moyennes de DMS de ~66 % dans les mésocosmes les plus acidifiés par rapport aux traitements les moins acidifiés à température in situ (10 °C). L’effet négatif d’une augmentation de la pCO2 sur la production nette de DMS pourrait cependant être annulé par le réchauffement des eaux de surface. En effet, mes résultats révèlent que la production nette de DMS était plus élevée à 15 °C par rapport à 10 °C et ce à toutes les pCO2 testées. Ces résultats inédits suggèrent que le réchauffement attendu des eaux de surface pourrait contrer en partie l’effet négatif de l’acidification sur la production nette de DMS dans l’EMSL et possiblement dans l’océan mondial. / Anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions have increased since the industrial revolution, leading to modifications in atmospheric CO2 content and an increase in oceanic CO2 partial pressures (pCO2). The uptake of CO2 by the oceans has resulted in a lowering of surface water pH, corresponding to an increase in the acidity of the oceans by ~30 % compared with pre-industrial times. Furthermore, climate change resulting from the accumulation of anthropogenic CO2 in the atmosphere is responsible for the observed warming of sea surface temperatures since the mid 20th century. The fate of planktonic communities in the face of these changes in the marine environment over the next century remains uncertain. Even less understood are the possible interactions of acidification and warming on the production of dimethylsulfide (DMS), a sulfur-containing gas produced by planktonic communities and involved in climate regulation. The aim of this thesis is to determine the impact of heightened pCO2 on the development of the phytoplanktonic blooms in the Lower St. Lawrence Estuary (LSLE), and their production of DMS, as well as to evaluate how concomitant warming could modulate the effects of acidification. Two intricate experiments were carried out during this study. First, a microcosm experiment (~20 L) was conducted in the summer of 2013 to assess the effects of pCO2 on the development of the LSLE spring diatom bloom, paying special attention to the microbial processes governing the production of DMS. Second, a multifactorial mesocosm experiment (~2600 L) was carried out in the fall of 2014 to investigate the combined effects of pCO2 and temperature on the development of the fall bloom in the LSLE and the production of DMS. Results from our microcosm experiment show that the blooming phytoplankton community of the LSLE during spring is resistant to pCO2 increases superior to the expected values for 2100. This resistance likely reflects its adaptation to the estuarine setting, an environment known for rapid and intense fluctuations of pCO2. This first experiment has also highlighted a reduction of the average concentrations of DMS by 15 and 40 % in planktonic assemblages respectively subjected to pCO2 of ~1850 μatm and ~2700 μatm compared to the control (~775 μatm). Parallel incubations have shown, using 35S-DMSPd, that the negative effect of acidification on DMS mostly stemmed from a decrease in the conversion efficiency of DMSP to DMS by bacteria. The second experiment has also highlighted a strong resistance of the diatom Skeletonema costatum to a wide range of pH (~8.0–7.2), and corresponding pCO2 (~90–3000 μatm). In this study, a warming of 5 °C accelerated the development and decline of the bloom, but did not affect the integrated primary production over the duration of the experiment. As in the first experiment, heightened pCO2 resulted in a decrease of average concentrations of DMS of ~66 % in the most acidified mesocosms compared to the least acidified mesocosms at in situ temperature (10 °C). However, the negative effect of an increase in pCO2 on the net production of DMS could be mitigated by a warming of surface waters. Indeed, my results reveal that the net production of DMS was higher at 15 °C compared to 10 °C over the whole pCO2 gradient in our mesocosm study. These novel results suggest that warming of surface waters could mitigate, at least partly, the negative effect of acidification on DMS net production in the LSLE and perhaps in the world’s oceans.

Les mammifères alpins sont vulnérables aux changements climatiques car ils sont confinés à une certaine altitude. Toutefois, des adaptations physiologiques et comportementales chez certaines espèces d’animaux fouisseurs pourraient, en partie, atténuer les impacts négatifs des changements climatiques. En effet, chez les animaux fouisseurs qui hibernent, le fait d’avoir recours à la torpeur en hiver en plus d’avoir accès à des terriers souterrains permet aux individus de réduire leur exposition aux conditions extérieures lorsqu’elles sont défavorables. J’ai étudié les liens entre les facteurs environnementaux et les variations interannuelles de la masse corporelle et de la survie chez les adultes d’une population de marmottes des Rocheuses. Mon étude utilise des données qui ont été récoltées pendant 14 ans à Caw Ridge en Alberta. J’ai émis l’hypothèse que la variation interannuelle dans les conditions environnementales au printemps, à l’été et en hiver déterminerait la masse corporelle des individus pendant l’été en plus de la survie annuelle via des effets directs sur la qualité et la disponibilité des ressources alimentaires. J’ai aussi prédit que la masse à la fin de la saison d’activité serait l’un des principaux déterminant de la survie annuelle. Mes résultats démontrent un effet positif des printemps hâtifs sur le gain de masse estival et la survie annuelle. J’observe aussi que la masse à l’émergence des marmottes qui ont connu des hivers froids et rigoureux est 47% inférieure à celle des marmottes qui ont connu des hivers plus doux. Toutefois, les marmottes qui émergent avec une masse plus faible aux printemps suivants des hivers plus rigoureux ont un gain de masse plus important pendant l’été. Ainsi, à la fin de l’été, elles atteignent une masse similaire à celles qui ont une masse plus élevée à l’émergence suivant un hiver plus doux. Cela suggère que les individus adoptent une stratégie d’allocation des ressources qui leur permet de maximiser leur gain de masse estival afin de survivre pendant la prochaine période d’hibernation. Cette capacité des marmottes à maximiser leur gain de masse estival contribue probablement à expliquer le fait que je n’ai pas observé d’effets de la masse à la fin de la saison active sur la survie annuelle. Bien que les adultes devraient avoir des réponses tamponnées aux changements environnementaux comparés aux juvéniles, notre étude suggère que la masse corporelle et la survie des adultes peuvent être considérablement affectées par les conditions environnementales et que les changements prévus dans les conditions climatiques pourraient avoir des effets sur les espèces d’animaux fouisseurs qui hibernent en milieux alpins

La ville de Québec s’approvisionne en grande partie (57 %) en eau potable au sein du bassin versant de la rivière Saint-Charles. La majeure partie est directement prélevée dans la rivière Saint-Charles et une moindre partie est prélevée par des puits municipaux ou des puits privés qui constituent souvent le seul moyen d’approvisionnement. Les changements climatiques anticipés et le développement urbain de la ville de Québec pourraient avoir un impact important sur cette ressource en eau. Dans le but d’estimer l’impact des changements climatiques et du développement urbain sur la ressource en eau du bassin versant de la rivière Saint-Charles, un modèle numérique du bassin versant couplant les écoulements de surface et souterrains ainsi que l’évapotranspiration a été réalisé avec HydroGeoSphere (HGS). La première étape de la méthodologie est de caler un modèle sur l’état actuel (période 1971-2000). La seconde étape consiste à appliquer au modèle calé de nouvelles conditions représentant l’état futur du climat et le développement urbain afin de pouvoir comparer ces résultats avec l’état actuel. Les nouvelles conditions limites représentant l’état futur sont obtenues en mettant à l’échelle, avec la méthode des « deltas », les projections climatiques faites par des modèles de circulation générale (MCG) pour la période 2071-2100 et différents scénarios de développement urbain pour la période 2080 ont été réalisés. Les résultats montrent que durant les hivers plus chauds, les hauteurs d’eau (eau de fonte et précipitations pluvieuses) pourraient être entre 4 et 7,5 fois plus importantes selon les scénarios et qu’en période estivale l’évapotranspiration réelle augmenterait entre 15 % et 25 %. On observerait alors des débits hivernaux entre 2 et 3 fois supérieurs à ceux actuels, des crues printanières plus précoces (entre 10 et 30 jours) et des débits estivaux diminués de 10 % à 25 %. Les niveaux piézométriques hivernaux devraient être sensiblement plus élevés qu’actuellement surtout dans le roc sur les hauts topographiques où l'on observe des augmentations pouvant dépasser les 15 m. En période estivale, on observe une diminution des niveaux piézométriques localisée sur les hauts topographiques, mais également sur les aquifères granulaires au sud. On constate également que les effets du développement urbains sont beaucoup moins importants que ceux induits par les changements climatiques. Le principal effet est d’augmenter légèrement les débits hivernaux (max +0.6 m3/s). / The main part (57%) of Quebec City drinking water comes from the Saint-Charles River watershed. Most of this water is pumped directly from the river but a significant volume of groundwater is also supplied from municipal and private wells in bedrock and granular aquifers. The anticipated climate change and the probable urban area development of Quebec City could have an important impact on these water resources. To assess and quantify the impact of climate change and urban development on water resources of the Saint-Charles River watershed, a 3D numerical model was developed. This numerical model simulates surface water and groundwater flow dynamics for the catchment, using the physically-based, fully integrated, variably-saturated 3-D surface-subsurface simulator HydroGeoSphere (HGS). The first step of the methodology was to build and calibrate the model under current climate conditions (1971-2000). The second step was to identify climate projections from general circulation models (GCMs) with different emission scenarios and to downscale their output (with the “delta change” method) to the catchment scale, as well as to propose urbanisation scenarios. Using the calibrated model as a starting point, the output of the GCMs and urbanisation scenarios were then used as boundary conditions in the numerical model for predictive simulations. Results show that, compared to current conditions, the amount of water (snowmelt water and rainfall) could be about 4 to 7 times greater during warmer winters, according to different emission scenarios, and evapotranspiration could increase by about 15 % to 25 % during warmer summers. These changes could increase winter stream flows by a factor of 2 to 3, and lead to earlier occurrence of snowmelt floods during springs, (by 10 to 30 days), and a reduction of 10 % to 25 % of summer stream flows. In winter, hydraulic heads would dramatically increase, by more than 15 m, mainly in the high-elevation areas and, in summer, hydraulic heads would decrease in the high-elevation areas as well as in the low-elevation areas for the granular aquifers. The simulated effects of urban development on hydraulic heads and stream flows are lower than those induced by climate change. The main effect of planned urban development is an increase (max +0.6 m3/s) of monthly mean stream flow during winter.

Les changements climatiques, au niveau de la variabilité du climat, se font ressentir un peu partout à travers le globe que ce soit par le décalage des saisons, une variation des précipitations ou l'augmentation des températures. Certaines régions telles que le delta du Gange-Brahmapoutre-Meghna subissent au quotidien les impacts de ces variations. Quatre grandes perturbations environnementales chamboulent cette dynamique dans cette grande région du delta du GANGE-BRAHMAPOUTRE-MEGHNA : le changement du régime des précipitations, la fonte des glaciers causée par la hausse des températures moyennes annuelles, l'augmentation du niveau marin moyen et les perturbations climatiques extrêmes ponctuelles. Ces perturbations transforment le trait de côte, d'une manière directe ou indirecte. Cette fragilité des berges devient problématique dans un environnement urbain à forte densité. Nos résultats mettent en évidence que, dans un contexte de variabilité climatique changeant et de densité de population croissante, la région du delta du GANGE-BRAHMAPOUTRE-MEGHNA souffre d'une perte de terre viable entraînant des déplacements de populations. Certaines villes ont connu une augmentation de leur population allant au-delà de 1000% sur la période de 1921-2011. L'analyse de photographies aériennes sur la période 2001- 2013 montre un accroissement de l'étendue des zones urbaines, mais aussi du mouvement des berges. Sur une période plus récente, on constate même que de nouveaux quartiers ont été construits dans les zones inondées de 2004.

Les caractéristiques physiques d’un site de nidification peuvent influencer la probabilité qu’il soit utilisé et l’issue des tentatives de nidification. La buse pattue (Buteo lagopus) construit un imposant nid, qui peut être réutilisé plusieurs années, en bordure des falaises et des versants en Arctique. Ces habitats escarpés sont perturbés par des mouvements de masse pouvant entraîner la destruction de sites critiques pour la reproduction des buses. Nous avons d’abord examiné l’effet de plusieurs variables environnementales et de la réutilisation d’un nid sur la reproduction de la buse pattue. Ensuite, nous avons évalué la vulnérabilité des nids aux mouvements de masse et identifié les facteurs environnementaux associés à la persistance des nids. L’étude s’est déroulée à l’île Bylot (Nunavut) de 2007 à 2015. La probabilité qu’un nid soit utilisé par un couple augmentait avec la distance du nid actif le plus proche, la présence d’un surplomb au-dessus du nid et la densité des lemmings. Les nids accessibles aux renards et orientés vers le nord étaient associés à un moins bon succès reproducteur. Celui-ci était aussi positivement relié à la densité estivale de lemmings et négativement relié aux précipitations. Nos résultats suggèrent que les caractéristiques physiques du site de nidification offrant un microclimat favorable et une protection contre les prédateurs reflètent des sites de haute qualité. Le succès reproducteur était similaire entre les nouveaux nids et ceux préexistants, suggérant que la construction d’un nid n’entraîne pas de coût sur la reproduction à court terme. Parmi les 82 nids connus, près du tiers ont été détruits par des mouvements de masse et parmi ceux encore intacts, la majorité sont à risque modéré et haut de l’être. La probabilité de destruction était élevée pour les nids construits sur des sédiments non consolidés et positivement associée aux fortes précipitations. La hausse anticipée des précipitations due aux changements climatiques est susceptible d’augmenter la vulnérabilité des nids aux mouvements de masse ce qui pourrait ultimement réduire la disponibilité de sites appropriés pour la reproduction de ce rapace. / The physical characteristics of a nest site are thought to influence both its use by birds and the outcome of breeding attempts. The rough-legged hawk (Buteo lagopus) built a massive nest, which can be reused several years, along cliffs and slopes in the Arctic. These steep habitats are exposed to mass movements which may result in the destruction of critical sites for hawks. We examined the relationships between several environmental variables, patterns of nest reuse and reproductive output in rough-legged hawks. We also assessed nest vulnerability to mass movements and identified environmental factors associated with the persistence of nesting structures. The study was conducted on Bylot Island (Nunavut) from 2007 to 2015. Nest use probability increased with the nearest distance to breeding conspecific, with lemming density and for sheltered nest. Hawk nests inaccessible to foxes and facing away from the north were associated with a high reproductive success. Reproductive success was also positively related to summer lemming density and negatively related to rainfall. Our results suggest that nest site physical characteristics offering a favorable microclimate and protection from weather and predators provide the highest-quality site. Hawks that bred in a newly-built nest had similar success compared to those that used pre-existing nests, suggesting that building a new nest entailed no short term reproductive costs. Among 82 known nests, nearly a third were destroyed during the study and among those still intact, more than half are exposed to a moderate to high risk of being destroyed. The probability of nest destruction was high for nests built on unconsolidated sediments and positively associated with heavy rainfall. The anticipated increase in precipitation due to climate change is likely to increase the exposure of nest to mass movements which could ultimately reduce the availability of suitable sites for the reproduction of this raptor.

Les effets de la déforestation sur les effectifs des populations d’oiseaux ont fait l’objet de nombreuses études au cours des dernières décennies. Cependant, relativement peu d’entre elles ont été réalisées en dehors de la période de reproduction. Mon projet de recherche avait pour objectifs de décrire les effets de la déforestation sur les populations d’oiseaux forestiers dans un contexte hivernal et de mettre en évidence, à l’aide d’une approche expérimentale, d’éventuels mécanismes comportementaux pouvant affecter la dynamique des populations étudiées et leur répartition spatiale. Les travaux d’échantillonnage sur le terrain ont eu lieu pendant trois hivers au Kamouraska. La structure de 24 paysages (rayon de 500 m) a été décrite à partir d’une image satellite. Ces paysages représentaient un gradient complet de déforestation (8 à 88% de couvert forestier). Dans la moitié de ces paysages, de la nourriture a été fournie ad libitum pendant tout l’hiver. L’intégrité des peuplements forestiers (une composante principale incorporant les variables couvert forestier et densité des bordures) était positivement associée à l’abondance des Mésanges à tête noire et à la richesse spécifique pendant l’expérience d’approvisionnement en nourriture mais, seulement dans les paysages expérimentaux. Dans les paysages témoins, l’abondance des Mésanges à tête noire et la richesse spécifique ont au contraire légèrement diminué avec une augmentation de la valeur de l’intégrité des peuplements forestiers. Ces résultats suggèrent que les paysages témoins où la déforestation n’était pas marquée ont pu faciliter l’émigration d’oiseaux lorsque les conditions environnementales (froid, rendement énergétique lors de la quête alimentaire) se sont détériorées. En contrepartie, dans les paysages témoins où la déforestation était sévère, des oiseaux ont pu se trouver piégés. Néanmoins, la structure des paysages n’avait aucun effet sur la condition énergétique des mésanges. Seul l’approvisionnement en nourriture a eu un effet positif sur la condition des mésanges mais aussi, sur leur patron quotidien d’engraissement. Finalement, les mésanges des paysages témoins les plus sévèrement déboisés avaient une plus grande propension à s’exposer en milieu ouvert à d’éventuels prédateurs, tandis que celles bénéficiant de l’approvisionnement en nourriture demeuraient toujours en retrait, à proximité du couvert forestier. / Over the last few decades, many researchers have addressed the impacts of forest loss on forest bird abundance. However, most of these works were conducted during the breeding season. The aim of my research was to document the effects of deforestation on bird populations during winter. Using an experimental approach, I also wanted to assess the effect of behavioral mechanisms potentially affecting population dynamics and spatial distribution of forest birds. Field work was conducted during three winters in Kamouraska County. The structure of 24 landscapes (500-m radius) was described from a satellite image. These landscapes represented a broad gradient of deforestation (forest cover 8–88 %). In half of these landscapes, we provided an unlimited source of food. I evaluated the effects of landscape structure 1) on the spatial distribution of the forest bird community, 2) on the fattening strategies, and 3) the anti-predator behavior of the Black-capped Chickadee (Poecile atricapillus). Forest integrity (a composite of forest cover and edge density) was positively associated with chickadee abundance and species richness in landscapes that were supplemented. However, in control landscapes, chickadee abundance and species richness tended to decrease with an increase in forest integrity. This suggests that the more forested control landscapes facilitated winter emigration when conditions deteriorated. Conversely in highly deforested and fragmented control landscapes, birds became “gap-locked”. Landscape structure did not affect chickadees’ energetic condition. However, food-supplementation improved it and affected the pattern of daily fattening as well. In the more deforested control landscapes, chickadees showed more willingness and ventured farther into the open despite a likely increase in the risk of predation. However, where ad libitum food was available prior to the experiment, chickadees always remained close to the forest edge, regardless of the level of deforestation.

Le diméthylsulfure (DMS) est le principal gaz biogénique sulfuré émis de l'océan vers l'atmosphère. TI peut exercer un effet refroidissant sur le climat en formant des aérosols sulfatés et en intensifiant l'albédo des nuages de basses altitudes, diminuant la quantité d'énergie radiative atteignant la surface de la Terre. Bien que le DMS puisse être produit directement par certaines espèces phytoplanctoniques, il provient principalement des bactéries hétérotrophes via la dégradation de son précurseur, le diméthylsulfoniopropionate (DMSP). Le DMSP est synthétisé par le phytoplancton en différentes concentrations selon les conditions environnementales, incluant la disponibilité du fer. La présente étude porte sur la dynamique microbienne du DMSP dans le Pacifique nord-est le long d'un gradient naturel en fer. Mes résultats montrent qu'une plus grande disponibilité en fer dans cette région océanique limitée en fer favorise la croissance des espèces productrices de DMSP et augmente le taux de conversion bactérien de DMSP en DMS. Ensemble, ces résultats indiquent que les apports en fer peuvent avoir un effet refroidissant sur le climat dans le Pacifique nord-est.