Quantification of ecosystem services (ES) – the benefits that people obtain from ecosystems – can be valuable for managing multifunctional landscapes and promoting practical conservation measures. However, despite extensive academic attention, actual implementation of ES assessment for management has been limited. Consistent measurement methods and accurate modeling tools are crucial to support successful ES-informed management strategies and ensure the confidence of managers and policy makers in the ES framework. In this thesis, I present two major impediments to ES operationalization, and propose measures to mitigate them. First, a case study reviewing the methods used to measure pollination ecosystem services highlights the extreme variability in approaches to quantifying a single ES. Across 121 studies, 62 unique combinations of indicators were used, suggesting that no accepted conventions or standards are directing indicator selection. This lack of consistency impairs our ability to compare results across studies, and may lead to ineffective ES-based management. In addition to issues associated with ES indicators, quantification using ES models can also be problematic. The models most often used to estimate ES use landuse/landcover (LULC) datasets as their primary inputs, and rely on information about the LULC composition, characterizing the type and amount of each LULC class, without regard for the spatial distribution of the LULC classes. Projections based primarily on composition, however, have been shown to poorly represent service provision. Estimates derived from composition neglect the critical role of landscape configuration (spatial arrangement of LULC types) in the flow and quality of benefits, assuming that two equally sized units of a given LULC type produce the same magnitude of each service, regardless of characteristics such as shape or connectivity with other similar patches. To investigate the relative importance of these spatial attributes in the relationship between LULC and ES provision, I calculated landscape metrics characterizing both landscape configuration and composition, along with provision of 10 ES for 136 municipalities in Southern Quebec. I used structural equation models to combine statistical relationships with hypothesized causal pathways and identify mechanisms and interactions responsible for observed relationships. The proportion of all model-explained variation that was attributable to configuration exceeded that of composition for seven of ten ES. The higher relative influence of configuration suggests that models incorporating LULC information beyond composition can provide more reliable projections to contribute to management and policy decisions. Since landscape configuration can be manipulated independent of changes in composition, ES models that incorporate configuration can be used both to more accurately quantify ES provision and to identify scenarios that minimize environmental impacts of LULC change, simply by altering the spatial pattern of planned changes in land use. The ES framework has potential to support more efficient and effective environmental management. However, in order to move forward within this rapidly growing field and make ES practical for use in management, it is critical to adopt strategies to properly measure and model ES, such as those proposed in this thesis. / La quantification des services écologiques (SE), définie comme les avantages que les gens tirent des écosystèmes, peut être utile pour la gestion des paysages multifonctionnels ainsi que pour promouvoir des mesures pratiques de conservation des écosystèmes. Toutefois, en dépit de l'attention des universitaires, une mise en œuvre efficace de l'évaluation des SE, dans le cadre de la gestion sur le terrain, a été limitée. Des méthodes de mesure cohérentes et des outils de modélisation précis sont essentiels pour favoriser l'implémentation des stratégies de gestions informées par les SE et pour s'assurer de la confiance des gestionnaires et des politiciens dans l'utilité du concept des SE. Dans cette thèse, je présente deux obstacles majeurs à l'opérationnalisation des SE et je propose des mesures pour atténuer ces obstacles. Tout d'abord, je présente une étude de cas sur les méthodes utilisées pour mesurer le service écosystémique de pollinisation dans la littérature. Cette étude souligne l'extrême variabilité dans les approches de quantification d'un seul SE. À travers les 121 études, 62 combinaisons uniques d'indicateurs ont été utilisées, ce qui suggère qu'il n'y a pas de conventions acceptées ou de normes pour diriger la sélection des indicateurs. Ce manque de cohérence nuit à notre capacité de comparer les résultats entre les études, et peut conduire à une gestion inefficace basée sur les SE. Deuxièmement, la quantification utilisant des modèles de SE peut également être problématique. Les modèles les plus souvent utilisés pour estimer les SE proviennent des bases de données sur l'utilisation actuelle des terres/le couvert terrestre (UT/CT) comme entrée de données primaires, et s'appuient sur des informations sur la composition UT/UC, caractérisant le type et la quantité de chaque classe UT/UC, sans égard à la répartition spatiale des classes de UT/UC. Cependant, il a déjà été démontré que les projections fondées principalement sur la composition représentent mal la provision de SE. Les estimations basées sur la composition du paysage néglige le rôle critique de la configuration du paysage (l'arrangement spatial des classes de UT/UC) dans le flux et la qualité des prestations de SE, car les estimations supposent que deux unités de même taille, d'un type d'UT/UC donné, produisent le même ordre de grandeur de chaque service. Afin d'évaluer l'importance relative de ces deux attributs spatiaux sur la relation entre la UT/UC et la provision de SE, j'ai calculé des métriques paysagères qui caractérisent à la fois la composition et la configuration du paysage, de même que la fourniture de 10 SE pour 136 municipalités du sud de la province du Québec. J'ai utilisé des modèles d'équations pour d'identifier les mécanismes et les interactions responsables des relations observées. La proportion de la variation expliquée par les modèles est plus attribuable à la configuration qu'à la composition dans sept des dix modèles de SE. L'influence relativement plus élevée de la configuration suggère que les modèles incorporant des informations au-delà de la composition de l'UT/UC peuvent fournir des prévisions plus fiables pour contribuer aux décisions de gestion. Parce que la configuration du paysage peut être manipulée indépendamment des changements dans la composition, les modèles de SE qui intègrent la configuration peuvent être utilisés à la fois pour quantifier avec précision la provision de SE et pour identifier des scénarios qui minimisent les impacts environnementaux du changement d'UT/UC simplement en modifiant la répartition spatiale des changements prévus à travers le paysage. Le concept des SE a le potentiel de contribuer à une gestion environnementale plus efficace. Afin d'aller de l'avant dans ce domaine en pleine expansion et faire des SE un concept pratique dans la gestion, il est essentiel d'adopter des stratégies qui mesurent et créent des modèles de SE adéquats, telles que celles proposées dans cette thèse.

Recent modeling indicates that up to 90 % of the top 3 m of Arctic permafrost will melt by 2090 as a result of climate change. This thawing is predicted to expand anaerobic environments and provide previously frozen carbon stores for microbial decomposition. This may favour methanogen production of methane (CH4), a greenhouse gas (GHG) 25 times more potent than carbon dioxide (CO2). This study examined the effects of increased temperatures and substrates on Archaeal and methanogenic abundance, activity and diversity in active layer and permafrost soils from Axel Heiberg Island in the Canadian high Arctic. This was completed through in situ measurements and two permafrost microcosms experiments. The first microcosm experiment was unamended at 4 and 15° C, and the second was amended with the 13C-labelled substrates: acetate, methanol and CO2, at 4 and 22° C. The activity of methanogens was determined by the anaerobic production of CO2 and CH4, and their diversity and abundance were determined by 454 pyrosequencing of the Archaeal 16S rRNA gene and qPCR of the methanogen mcrA gene. In addition, DNA stable isotope probing (SIP) determined the active community in the 70 cm 22°C CO2 microcosm sample. The production of CO2 in situ and in unamended microcosms correlated with organic matter and temperature but only increased with temperature in acetate-amended microcosms. The production of CH4 correlated with the combined effects of substrate and temperature, being highest with CO2 amendment. The Nitrososphaerales were the most abundant Archaeal order, averaging 88 % of total 454 pyrosequencing reads. The abundance and diversity of methanogens increased with depth, from 1 % of total Archaeal reads at 30 cm to 11 % at 70 cm, likely due to the increased anaerobicity. All of the methanogen orders were detected, but the most abundant were Methanomicrobiales and Methanococcales. The Methanomicrobiales also accounted for the highest increase in methanogens, from 9.5 % in the unamended core to 39.5 % in the 70 cm 4°C CO2 sample. However, this was not associated with an increase in CH4 production. The Methanopyrales were the only active order detected by DNA-SIP in the 70 cm 22°C CO2 sample, and correlated with the CH4 production in all 70 cm samples. Therefore, despite their low abundance, the Methanopyrales may play an important functional role in the production of CH4 in these high arctic polygon soils. As permafrost thaws, microbial decomposition of carbon stores is expected to increase the release CO2. Our results indicate that this increase in CO2 may promote the production of CH4 from Canadian high Arctic polygon soils. / Des prévisions récent indiquent qu'avant 2090, jusqu'à 90% des 3 premiers mètres du pergélisol va s'effondre à cause du réchauffement climatique. Ceci augmente les environnements anaérobiques et expose de grandes réserves de carbone à la dégradation microbienne. Ces conditions sont favorables pour la production de méthane (CH4) par les méthanogènes, un gaz ayant un potentiel de réchauffement global 25 fois plus élevé que le dioxyde de carbone (CO2). L'impact de l'augmentation de la température et les substrats sur l'activité et la diversité des bactéries méthanogènes a été étudié dans les sols provenant de l'île d'Axel Heiberg, dans le haut Arctique canadien. La diversité et la production anaérobique de CH4 à partir des substrats : acétate, CO2 et méthanol à été déterminé à 4 et 22° C, et comparé aux productions in situ. La diversité à été déterminer par la « pyrosequencing » du gène de l'ARN ribosomal 16S des Archaeabactéries, et l'abondance par le PCR quantitatif du gène mcrA des méthanogènes. En plus, l'identification des méthanogènes impliquées dans la dégradation du CO2 a été déterminé par la technique appelée « stable isotope probing » (SIP) de l'ADN. La production de CO2 in situ et dans les microcosmes incubés sans substrats était positivement corrélé avec la quantité de matière organique et la température, mais a seulement augmenter avec l'aétate. La production de CH4 était positivement corrélé avec le niveau anaérobique, la température et les substrats, et a été le plus haut avec le CO2. Les Nitrosophaerales étaient l'ordre le plus abundant, constituant 88 % des séquences Archaeabactériens. L'abondance et la diversité des méthanogènes a augmenté avec la profondeur, constituant 1 % des séquences à 30 cm, et 11 % des séquences à 70 cm à cause de l'anaerobicité dans ce dernier. Tous les ordres de méthanogènes ont été détectés, mais les plus communs étaient les Methanomicrobiales et Methanococcales. Les Methanomicrobiales ont aussi augmentés le plus, justqu'à 39.5 % dans le microcosm de 70 cm incubé à 4°C avec le CO2. Cependant, cette augmentation n'a pas été associée avec un augmentation de la production de CH4. Les Methanopyrales ont été le seul ordre impliqué dans l'utilisation du CO2 par le SIP dans le microcosm de 70 cm incubé à 22°C avec le CO2, et donc pourrait avoir un rôle fonctionnel important dans la production de CH4. Comme les prévisions indiquent le CO2 va augmenter considérablement avec le fonds du pergélisol et relâcher du carbone stocké, nos résultats indiquent que ceci pourrait augmenter la production de CH4 provenant des sols de type polygone dans le haut Arctique canadien.

The interaction between coastal aquifers and estuaries governs many important ecological and water quality processes. The purpose of this research is to use distributed temperature sensing (DTS) in the Indian River Bay estuary, Delaware, to detect differences in variance and mean of temperature at the sediment-water interface. DTS uses the scatter of laser light in a fibre optic cable as a means to repeatedly measure temperature to 0.1˚C at 1m intervals along the length of the cable. Low variances in temperature are interpreted as being the result of the moderating thermal influence of groundwater discharge. From September 16 to 19 2011, two kilometres of DTS cable were deployed in the near shore environment of Holts Landing State Park. Variance increases with distance from shore as the power function s2=-33.63(d ( 1.012)) + 2.685 (r2=0.78). Narrow zones with significantly lower temperature variances (Kruskal-Wallis with Tukey's HSD, p<0.05) and means (Friedman with Tukey's HSD, p<0.05) than adjoining zones exist within the near shore area. Zones of high variance at the western and eastern edges of the study site are associated with ancient shallow peat-filled valleys capped with fine sediments. A broad zone of low variance next to the western valley is interpreted to imply that over-pressured fresh groundwater is discharging at the paleo-valley margins, creating a pattern of submarine groundwater discharge which differs from existing models. An attempt to use diurnal temperature signal amplitudes at various sediment depths to calculate vertical porewater flux were unsuccessful, likely due to rapidly-rising temperatures, interference between tidal and diurnal signals, and a short measurement period. DTS appears to hold promise in detecting temperature patterns simultaneously across different scales, and can be used to rapidly fill in gaps of knowledge in hydrogeologic systems. / Les interactions entre les aquifères côtiers et les estuaires régissent beaucoup de processus écologiques importants qui ont des implications sur la qualité de l'eau souterraine et marine. La compréhension de la nature et de l'ampleur de ces interactions est devenu un foyer de recherches, facilité par des avances récentes dans notre capacité de détecter la décharge submersible d'eaux souterraines. Cette étude emploie la détection distribuée de température (DDT) dans l'estuaire de la baie Indian River, sur la côte du Delaware, afin de détecter des différences dans la variance et la moyenne de la température des eaux à l'interface entre la baie et le sédiment dans la zone près du rivage du parc Holts Landing. Des variances basses sont interprétées comme étant le résultat de l'influence de modération des eaux souterraines, compatible avec les autres études, et le fait que les zones peu profondes près du rivage, qui devraient éprouver plus de variation de la température que des zones plus profondes, sont au contraire plus stables. La variance augmente avec la distance du rivage à mesure que la fonction s2=-33.63 (d(- 1.012)) +2.685 (r2=0.78). Près du rivage, il y a des endroits étroits avec des variances (Kruskal-Wallis avec Tukey's HSD, p<0.05) et moyens (Friedman avec Tukey's HSD, p<0.05) sensiblement plus basse que leurs zones proximales. Des zones de la variance élevée aux bords a l'ouest et l'est de l'emplacement d'étude sont associées aux anciennes vallées peu profondes remplies de la tourbe et maintenant couvertes avec les sédiments fins. Une large bande de bas désaccord à côté de la vallée occidentale implique que les eaux souterraines fraîches sosu pression élevée coulent aux marges de la vallée, créant un modèle du SGD qui n'équipe pas des modèles précédents. Une tentative d'employer des amplitudes de signal de la température à de diverses profondeurs de sédiment pour calculer le flux vertical d'eau interstitielle a échoué, probablement en raison des temperatures croissantes, interférence entre les signaux de la marée et diurne, et une période d'échantillon courte. DDT semble tenir la promesse en détectant des tendences de la température à travers différentes gammes simultanément, et peut être employé pour trouver les pieces manquantes de la connaissance des systèmes hydrogéologiques.

The rapid expansion of oil palm cultivation in Southeast Asia raises environmental concerns. Oil palm growers in Indonesia are faced with the challenge of sustaining high yields to keep pace with the growing global demand for oil and fats, while reducing the environmental impacts of oil palm cultivation. Environmental impacts associated with the deforestation at the initial phase of an oil palm plantation establishment are well documented, however the impacts of mature oil palm plantation on water quality remain poorly investigated. Oil palm is a perennial crop cultivated predominantly on weathered tropical soils, so high fertilizer input is necessary to sustain high yields, which is expected to endanger neighboring aquatic ecosystems. In Indonesia, 39 % of oil palm planted area is owned by smallholder farmers, who rely on mineral fertilizers to support oil palm production, and 52 % are large private plantations operated by private industries. In addition to mineral fertilizers, industrial plantations also apply mill byproducts as organic fertilizers. Soil characteristics and fertilizer management in oil palm plantations were expected to alter the soil fertility status and nutrient loads to waterways. Oil palm plantations generally extend over thousands of contiguous hectares, so the effect of fertilizer management on the soil response and nutrient loads to waterways requires landscape-scale studies accounting for soil variability and long-term fertilization sequences across the plantation. The first objective of the thesis was to (i) perform a literature review that provides an overview of the agricultural practices in oil palm plantations as well as hydrological processes involved in the nutrient transfers to waterways. Then I aimed to (ii) assess the effect of long term mineral and organic fertilizer sequences on the soil response, considering different soil types, (iii) characterize the dominant hydrological processes involved in the nutrient fluxes to waterways, and (iv) assess the effect of fertilizer management and soil characteristics on groundwater quality and nutrient fluxes to streams. The study area was located in Central Sumatra, Indonesia, which has a tropical humid climate and weathered soils (Ferralsols). The study area was a landscape including a 4000 ha industrial plantation and a 1500 ha smallholder plantation using rational fertilizer programs. Low-fertility Ferralsols responded significantly to continuous applications of organic fertilizers, with greater improvement on coarser-textured soils, compared to repeated applications of mineral fertilizers. I proposed that spatial fertilizer management at the landscape-scale should complement the current plot-scale fertilizer management to get higher nutrient use efficiency and improve soil fertility in an oil palm plantation. One year multi-site monitoring of stream water quality showed nutrient concentrations below Indonesian standards for water quality. In this case study, mature oil palm cultivation did not contribute to the eutrophication of aquatic ecosystems. This was ascribed to nutrient dilution in streams from the high rainfall as well as high nutrient demand by oil palm that was met with a rational fertilizer program. Assessment of nutrient fluxes from baseflow showed that loamy-sand uplands were more sensitive to nutrient losses than loamy lowlands, and organic fertilization helped to reduce nutrient losses to streams. The study also showed high dissolved organic matter content in streams, likely from natural sources. Oil palm agroecosystems in the study area are characterized by fast groundwater renewal indicating the potential for inputs to be quickly transported from soils to the streams. This may be of concern when unbalanced fertilizer management leads to over-application of nutrients or persistent agrochemicals like pesticides bind to dissolved organic matter, since they will be susceptible to contribute to nonpoint source pollution in streams. / La rapide expansion de la culture du palmier à huile en Asie du Sud-Est soulève maintes interrogations sur ses impacts environnementaux. Les planteurs doivent désormais assurer de hauts rendements tout en minimisant leurs impacts. Les impacts environnementaux associés à la déforestation lors de la phase initiale d'établissement d'une plantation sont déjà bien documentés. En revanche, les impacts d'une plantation mature sur la qualité de l'eau a été très peu étudiée. Le palmier à huile est généralement cultivée sur des sols tropicaux peu fertiles d'où la nécessité de forts apports de fertilisants, apports susceptibles de menacer les écosystèmes aquatiques. En Indonésie, les petits planteurs n'utilisent que des fertilisants minéraux tandis que les industriels appliquent, en plus des fertilisants minéraux, des fertilisants organiques issus de leurs usines. Les caractéristiques du sol et la gestion de la fertilisation des palmeraies sont susceptibles d'influer sur la fertilité du sol et sur les transferts de nutriments vers les rivières. Etant donné que les plantations s'étendent généralement sur plusieurs milliers d'hectares, l'effet de la gestion de la fertilisation sur la réponse du sol et les transferts de nutriments vers les rivières nécessite des études à l'échelle du paysage. Celles-ci doivent tenir compte tant de la variabilité du sol au sein de la plantation que de la variabilité des séquences de fertilisation pluriannuelles. Le premier objectif de cette étude est (i) de réaliser une revue de littérature sur les pratiques agricoles utilisées dans les palmeraies ainsi que sur les processus hydrologiques impliqués dans les transferts de nutriments vers les rivières, (ii) d'évaluer l'effet de séquences pluriannuelles de fertilisation minérale et organique sur la réponse du sol, tenant compte de la variabilité des sols, (iii) de caractériser et quantifier les processus hydrologiques dominants impliqués dans le transfert de nutriments, (iv) et enfin d'évaluer l'effet de la gestion de la fertilisation et des caractéristiques du sol sur la qualité des eaux souterraines et sur les flux de nutriments vers les rivières. La zone d'étude est située dans le centre de Sumatra, en Indonésie. Le climat y est tropical humide et les sols peu fertiles (Ferralsols). Il s'agit d'un paysage de 100 km² incluant une plantation villageoise de 1500 ha et une plantation industrielle de 4 000 ha, pratiquant une gestion raisonnée de la fertilisation. Cette étude a montré une amélioration significative des propriétés chimiques des sols suite à des applications continues de fertilisants organiques, avec une amélioration encore plus sensible sur les sols sablo-limoneux que sur les sols limoneux. Une gestion spatiale de la fertilisation à l'échelle de la plantation devrait compléter la gestion à la parcelle pour une meilleure stratégie d'application des fertilisants adaptée à la variabilité des sols au sein de la plantation. Le suivi multi-site sur un an de la qualité des eaux de surface dans le paysage a montré des niveaux de concentrations de nutriments en deçà des limites maximales recommandées par les standards indonésiens. Dans cette étude de cas, la culture d'une palmeraie mature ne semble pas avoir contribué à l'eutrophisation des cours d'eaux. Les raisons en seraient la dilution du système par la forte pluviosité locale, et la pratique d'une fertilisation raisonnée. L'évaluation des flux de nutriments a montré que les sols sablo-limoneux étaient plus sensibles que les sols limoneux aux pertes de nutriments et que la fertilisation organique pouvait réduire significativement ces pertes. Le renouvellement rapide des eaux souterraines induit une grande réactivité du système aux intrants qui peuvent être rapidement drainés vers les cours d'eau. Des apports massifs de nutriments (fertilisation non raisonnée) ou des pesticides liés à la matière organique dissoute pourraient donc entraîner un risque de pollution en aval de l'agrosystème.

Metal oxide nanoparticles (MONPs) are increasingly being incorporated in domestic and industrial products. They are expected to pass into waste water treatment facilities, and may inadvertently be applied in biosolids to agricultural soils. Very few nanotoxicity studies have been conducted in soils and the risk that MONPs pose to soil organisms are poorly understood. The aim of this study was to investigate the behaviour and effects of two MONPs with different solubilities on terrestrial organisms in soils. Exposure of earthworms to soils amended with up to 10,000 mg/kg nano-sized TiO2, a virtually insoluble nanomaterial, resulted in no adverse effects on earthworm population parameters such as survival or reproduction. Earthworms avoided nano-TiO2 amended soils, but only at nanoparticle concentrations higher than those expected for agricultural soils. The mechanisms resulting in the avoidance response, and nano-TiO2 transformations in soils, could not be further investigated because techniques to track nanoparticles in complex media are lacking. Subsequent studies focused on a sparingly soluble nanomaterial, nano-CuO, which releases Cu2+ ions as it dissolves. To identify nanoparticle-specific effects on organisms, the effects of the Cu2+ ions must be determined but little is known about the effect of nano-CuO on Cu2+ activity in soils. Tests revealed that Cu2+ activity in nano-CuO amended soils increased over a 56 d period, but were not comparable to those in soils amended with similar concentrations of micrometer-sized CuO or Cu(NO3)2, which are commonly used as treatments to control for the effects non-nanosized Cu in nanotoxicity tests. These results have implications for the design of experiments that test effects of dissolving particulates. A subsequent barley growth test demonstrated that there was no significant difference in plant growth or shoot Cu concentrations between soils amended with nano-CuO, micrometer-sized CuO or Cu(NO3)2 once growth was normalised to Cu2+ activity. These results demonstrate that release of metal ions can play an important role in toxicity of soluble metal-based nanoparticles and highlight the importance of direct measurement of potentially toxic products of nanoparticle dissolution. There was no evidence of nanoparticle-specific toxicity under the conditions studied either for earthworms exposed to nano-TiO2 or barley exposed to nano-CuO. The study highlighted some of the challenges of understanding the fate and effects of nanomaterials in soils, including the lack of techniques to track nanomaterials in complex media and the difficulty in designing toxicity tests that control for temporal changes to both nanoparticles and soils. / Les nanoparticules des oxydes de métaux (MONP) sont davantage incorporés dans les produits domestiques et industriels. Une importante proportion de ces nanoparticules est susceptible de se retrouver dans les usines de traitement d'eaux usées et d'être épandue sur les terres agricoles sous forme de biosolides. Dû au fait que peu de recherches sur la nanotoxicité ont été faites dans les sols, le risque que pose ces MONP aux organismes du sols est peu connu. Le but de cette étude est donc d'observer la réaction et les effets de deux MONP de solubilité différente dans des sols agricoles et artificiels. L'exposition des vers de terre dans des sols amendés avec jusqu'à 10,000 mg par kg de sol de nano-TiO2, un nanomatériel pratiquement insoluble, n'a causé aucun effet sur leur survie ou leur reproduction. Les vers de terre n'ont évité les sols modifiés de nano-TiO2, qu'à des concentrations de nanoparticules beaucoup plus élevées que celles attendues dans les sols agricoles. Les mécanismes impliqués dans la réponse d'évitement et les transformations de nanoTiO2 dans les sols n'ont pu être étudiés plus à fond par manque de techniques développées pour suivre les nanoparticules dans les médias complexes. Dans les recherches subséquentes, un nanomatériel de très faible solubilité, le nano-CuO, qui relâche des ions Cu2+ au fur et à mesure qu'il se dissout, a été choisi comme matériel d'intérêt. Afin d'identifier les effets spécifiques des nanoparticules sur des organismes, les effets du Cu2+ doivent être déterminés. Cependant, peu est connu sur l'activité du Cu2+ dans les sols traités avec des nano-CuO. Les recherches ont démontré que l'activité de Cu2+ a augmenté durant une période de 56 jours pour les sols amendés de nanoparticules de CuO mais cette augmentation ne s'est pas produite, à des concentrations égales, pour des sols enrichis de CuO de diamètre micrométrique ou même de sels de Cu(NO3)2 ; ces deux derniers traitements sont souvent utilisés comme tests contrôles lors d'études de nanotoxicité. Ces résultats ont des implications pour la conception des expériences pour évaluer les effets sur la dissolution des particules. Une étude ultérieure sur la croissance d'orge a démontré qu'il n'y avait aucune différence significative dans la croissance des plantes ou des concentrations de Cu dans les feuilles entre les sols modifiés avec du nano-CuO, CuO de taille micrométrique ou le Cu(NO3)2 une fois que les données furent normalisées en activité de Cu2+. Ces résultats ont démontré que la dissolution d'ions de métaux peut jouer un rôle important sur la toxicité des nanoparticules. Ils soulignent aussi l'importance de mesurer directement la concentration de produits de la dissolution de nanoparticules. Il n'y avait aucune évidence de toxicité spécifique aux nanoparticules sous les conditions étudiées pour les vers de terre soumis au nano-TiO2 ou pour l'orge soumis au nano-CuO. Cette étude a révélé certaines lacunes de compréhension dans le comportement du nanomatériel ajouté aux sols, des difficultés de tenir compte des changements temporels des nanoparticules et des sols ainsi que le manque de techniques disponibles pour suivre les nanoparticules dans les médias complexes.

Riparian areas are located at the interface between terrestrial and aquatic ecosystems. Hydrological events and vegetation patterns drive decomposition and nutrient cycling occurring in these areas, ultimately determining whether riparian areas are a carbon (C) and nitrogen (N) sink or source to the environment. Earthworms play a central role in decomposition and nutrient cycling by fragmenting plant material and interacting with soil microorganisms. During this process, earthworms are assumed to increase CO2 and N2O production and fluxes, while increasing soluble compounds such as dissolved organic C and mineral N that may either be substrates for microbial activity and plants (i.e., plant N uptake) or lost from soil when leached through earthworm burrows (macropores). The objective of this research was to describe the earthworm community inhabiting riparian areas along the Pike River in southern Québec, identify the environmental factors driving earthworm community assemblage, and determine how earthworms in this area affected C and N dynamics under different land use. A field study of earthworms, soil, and vegetation showed that earthworm communities were larger (p <.0001) and more diverse in riparian sites compared to upland sites that cultivated with crops. Canonical correspondence analysis showed that soil moisture, vegetation, microbial biomass carbon (MBC) and soil parameters including ammonium (NH4) and phosphorus (P) were the main factors driving the separation of earthworm assemblages and associated plots (p < .005). A 5-month long microcosm experiment tested the effect of two earthworm species from riparian areas, the anecic Lumbricus terrestris and endogeic Aporrectodea turgida, on C and N losses from riparian soils via their effect on litter decomposition. Litter consisted of soybean residue (Glycine max), deciduous forest mix (Acer saccharum, Fagus grandifolia, Betula alleghaniensis) and reed canarygrass (Phalaris arundinacea). Earthworms increased CO2 and N2O losses from microcosms with soybean litter, by 14% (p < .0001) and 700% (p < .0001), respectively, but reduced CO2 and N2O losses by 18% (p < .0001) and 250% (p < .0001), respectively, when fed with reed canarygrass. The amount of soluble C and N in leachate and soil extracts depended on the interaction between earthworm species and litter type. Microcosms with earthworms increased gaseous C and N losses relative to soluble losses compared to microcosms without earthworms. The effect of earthworm presence and soil moisture on methanogenic and methanotrophic activity was tested in another laboratory microcosm experiment lasting 24 hours. Earthworm presence increased cumulative gross CH4 production from 365 μg CH4 g-1 d-1 soil (without earthworms) to 509 μg CH4 g-1 d-1 soil. Cumulative net CH4 consumption in soils with earthworms was 489 μg CH4 g-1 d-1, whereas in soils without earthworms it was 318 μg CH4 g-1 d-1. A field experiment in riparian areas along the Pike River tested the effects of manipulated earthworm populations on gas (CO2, N2O, and CH4) fluxes in spring. Throughout sites, mean CO2, CH4, and N2O fluxes ranged from 33.5 to 171.4 mg CO2-C, -44.2 and 3.1 μg CH4-C, and 1.2 to 51.6 μg N2O-N m-2 h-1, respectively. While soil moisture, vegetation cover, and earthworm variables were all correlated with CO2, N2O, and CH4 fluxes, only vegetation cover and soil moisture significantly predicted CO2 (R2=0.245, p = .0007) and N2O (R2=0.188, p = .0049) fluxes. Despite the important earthworm influence on C and N gas fluxes from riparian soils in the laboratory, it is not detectable at the field scale. I conclude that management of vegetation cover rather than earthworm populations would be a more effective way to minimize C and N gaseous and leachate losses in riparian areas in southern Québec. / Les bandes riveraines se situent à l'interface des écosystèmes aquatiques et terrestres. Les événements hydrologiques ainsi que la composition de la végétation influence la décomposition et le cycle des nutriments dans ces zones et ultimement déterminent si les bandes riveraines sont des puits de carbone (C) et d'azote (N) ou bien des sources pour l'environnement. Les vers de terre jouent un rôle crucial dans la décomposition et le cycle des nutriments en fragmentant les résidus végétaux et par leur interaction avec les microorganismes du sol. Durant ces procédés,les vers de terre augmentent la production et les flux de CO2 et N2O tout en augmentant la quantité de composés solubles tels que le C organique dissout et le N minérale. L'objectif de cette recherche était de décrire la communauté de vers de terre établie dans les bandes riveraine au long de le rivière Pike dans le sud du Québec, d'indentifier les facteurs environnementaux qui influencent la structure des communautés de vers de terre, et de déterminer comment les vers de terres affectent la dynamique du C et de N avec différentes gestions du sol. La communauté de vers de terre était plus abondante (p <.0001) et plus diversifiée dans les bande riveraine comparé particulièrement ceux qui étaient sous exploitation agricole. L'humidité du sol, la diversité de la végétation, et les propriétés chimiques du sol (NH4 et P) contrôlent l'assemblage des communautés de vers de terre adultes à travers les sites (p <.005). Une expérience en microcosme a été réalisée en laboratoire sur deux espèces de vers de terre venant de bande riveraines, soit une espèce anécique et une espèce endogéique. L'objectif était de tester comment ces deux espèces affectent la perte de C et de N des sols avec leurs effets sur la décomposition dela litière composée soit de résidus de soya (Glycine max.), de feuilles d'essence forestière feuillue (Acer saccharum, Fagus grandifolia, Betula alleghaniensis) ou de baldingère faux-roseau (Phalaris arundinacea). Avec des résidus soya, les vers de terre ont augmenté la perte de CO2 de 14% (p < .0001) et les émissions de N2O de 700% (p < .0001). Avec la litière de baldingère faux-roseau, les vers de terre ont réduit la perte de CO2 de 18% (p < .0001) et les émissions de N2O de 250% (p < .0001). La quantité de C et de N soluble dans les percolats et dans le sol dépend de l'interaction entre l'espèce de vers de terre et le type de litière. Microcosmes avec les vers de terre ont augmenté C gazeux et les pertes d'azote par rapport aux pertes solubles par rapport aux microcosmes sans vers de terre. Dans une autre expérience en microcosme, la présence de vers de terre a fait augmenter le taux brut de production du CH4 de 365 à 509 μg CH4 g-1 sol d-1. Par contre, la consommation cumulative nette de CH4 dans le sol avec les vers était de 489 μg CH4 g-1 d-1, et dans les sols sans vers de 318 μg CH4 g-1 d-1. Une expérience sur le terrain dans les bandes riveraines a testé l'effet de la manipulation des populations de vers sur les émissions printanières de CO2, N2O et CH4. Dans tous les sites, la moyenne du flux de CO2 variait entre 33.5 to 171.4 mg CO2-C m-2 h-1, la moyenne du flux de N2O variait entre 1.2 to 51.6 μg N2O-N m-2 h-1, et la moyenne du flux de CH4 était entre -44.2 et 3.1 μg CH4-C m-2 h-1. Même si le taux d'humidité du sol, le couvert végétal et les variables des vers de terres corrélaient tous avec les flux de CO2, N2O, and CH4, seul le couvert végétal et le taux d'humidité du sol ont pu prédire de manière significative les flux de CO2 (R2=0.245, p = 0.0007) et de N2O (R2=0.188, p = .0049). En dépit de l'influence importante des vers de terres sur les émissions de C et de N gazeux en laboratoire, cette influence n'était pas détectable sur le terrain. La gestion du couvert végétale plutôt que celle de la population des vers de terre serait une stratégie plus efficace pour minimiser la perte de C et de N gazeux dans les bandes riveraines du sud du Québec.

Plasticizers are additives to plastics that impart flexibility and the ability to process polymers. Unfortunately, due to their leaching potential and widespread use, they have become ubiquitous contaminants in the environment. Studies have correlated the rise of many health issues to the chronic exposure to these compounds and have suggested them as potential carcinogens and endocrine-disruptors. In particular, available evidence indicates that they disturb steroid production such as testosterone production and therefore, behave as anti-androgens. The seriousness of this issue has prompted researchers to develop "green" plasticizers to avoid adverse effects. In this thesis, a series of potential alternative plasticizers were screened for their anti-androgenic potential in vitro using a mouse Leydig tumor cell line, the MA-10 cells. Optimal solvent and plasticizer concentrations and time frame conditions were determined to ensure viability of the cells for the duration of the experiments. Using these optimized testing conditions, potential green plasticizers, including the 1,3-propanediol (C3), 1,4-butanediol (C4), 1,5-pentanediol (C5) and 1,6-hexanediol (C6) dibenzoates, were studied by monitoring their effects on progesterone synthesis. Based on these results and those of others from our group, the candidature of C4 is supported as a potential green plasticizer. / Les plastifiants sont des adjuvants ajoutés aux formulations de plastiques pour les rendre plus flexibles et plus faciles à manipuler. Malheureusement, étant donné leur tendance à migrer de la matrice polymère et leur utilisation répandue, ils sont devenus des contaminants environnementaux omniprésents. Des études ont corrélé la hausse de certaines maladies à l'exposition chronique à ces composés et évoquent leurs risques en tant que potentiels carcinogènes et perturbateurs endocriniens. Notamment, il y a évidence qu'ils perturbent la formation de certains stéroïdes dont la testostérone et ainsi, agissent comme des anti-androgènes. L'importance de ce sujet a incité les chercheurs à développer des plastifiants ‘verts' pour éviter les effets négatifs associés à ces composés. Dans cette thèse, des composés alternatifs ont été testés pour leur effet anti-androgène in vitro avec la lignée cellulaire tumorale interstitielle du testicule de souris, les cellules MA-10. Des concentrations optimales de solvant et plastifiants ainsi qu'une durée optimale d'exposition ont été déterminées afin d'assurer la viabilité des cellules au cours des expériences. En employant les conditions optimales établies, des composés sélectionnés en tant que potentiels plastifiants verts, incluant les dibenzoates de 1,3-propanediol (C3), de 1,4-butanediol (C4), de 1,5-pentanediol (C5) et de 1,6-hexanediol (C6), ont été étudiés en mesurant l'impact sur la synthèse de progestérone. Les résultats de cette étude, appuyés par d'autres résultats de notre groupe, démontrent le potentiel du C4 en tant que potentiel plastifiant vert.

Modern agriculture has led to fundamental changes in the phosphorus (P) cycle that pose agronomic and environmental challenges at all scales. Phosphorus is a non-renewable resource that is critical to food production because of its role as an essential plant nutrient. At the same time, P runoff from agricultural systems contributes to water quality degradation worldwide. Recent research has begun to illuminate the dimensions of P use in agriculture and its broader sustainability implications, yet there is limited understanding of how these disparate issues are connected across scales. In this thesis, I explore important knowledge gaps related to spatial and temporal changes in P flows due to human activity, their drivers, and some of the implications for large-scale management of soil P and water quality. With the first study, I conducted a global analysis to better understand the contemporary distribution of agronomic P use for croplands. The spatially detailed results revealed that disparities in the magnitude of P applied to cropland soils as fertilizer and manure relative to crop P use occur across most regions, but with considerable spatial variation. Although inputs of P fertilizer (14.2 Tg of P/yr) and manure (9.6 Tg of P/yr) collectively exceeded P removal by harvested crops (12.3 Tg of P/yr) at the global scale, P deficits covered almost 30% of the global cropland area. I then present a comprehensive analysis of the United States agricultural system, exploring how globalization exacerbates changes to regional P cycling. This study considered how limited national P fertilizer supplies are allocated at the interface between trade, biofuel production, and diets. Total mineral P used in the US can be traced predominantly to accumulation in domestic agricultural soils (28%), post-harvest losses (40%), or biofuel refining (10%). Only 8% of mineral P use was ultimately consumed in domestic diets, while one quarter of domestic P fertilizer use was allocated to producing exports. In turn, agriculturally-driven changes in soil P pools could have long-term ecological implications given the slow cycling of P in some soils. I conducted a comprehensive meta-analysis to assess evidence for these legacy effects throughout the world, indicated by either enriched or depleted soil labile and total P pools following agricultural abandonment. This global meta-analysis revealed potentially large and enduring legacies of past agriculture on soil P pools across different regions and soil types, but with some reduction in the magnitude of these changes over time since abandonment. Finally, I considered the roles of watershed anthropogenic and biophysical characteristics on P loading to lakes to aid in the development of large scale lake eutrophication risk models. I used a multi-faceted statistical approach with recent global land use and hydrological data to predict lakewater total phosphorus (TP) concentrations across a representative sample of >1000 lakes worldwide. Global lake TP predictions from three unique statistical methods explained from 50% to as much as 79% of the variation in observed TP, with relatively low error rates. Collectively, this work sheds new insight on agricultural modifications to the global P cycle arising from past and present nutrient management as well as how these might influence both soil P pools and water quality over time. There is growing need to balance local context (e.g., soil types, management histories, and livestock densities) with the cumulative implications these have on limited P reserves at the national or global level (e.g., closing regional P imbalances and accounting for the effects of trade). Greater attention to the spatial variation in both problems and solutions related to P, as well as their complex temporal dimensions, will be essential for advancing the science and policies needed to achieve greater P sustainability in agriculture while simultaneously ensuring healthy aquatic ecosystems. / L'agriculture moderne a fondamentalement changée le cycle du phosphore (P) d'une façon qui dorénavant pose des défis agronomiques et environnementaux à toutes les échelles. Le P est une ressource non renouvelable qui est d'une importance cruciale à la production alimentaire car c'est essentiel pour les plantes. En même temps, les pertes de P à partir des terres agricoles dans l'eau de ruissellement contribuent à la dégradation de la qualité de l'eau dans le monde entier. J'explore des lacunes importantes au niveau de nos connaissances liées aux changements spatiaux et temporels dans le mouvement du P due à l'activité humaine, leurs causes, et quelques-unes des implications pour la gestion du P dans le sol et de la qualité de l'eau à grande échelle. Premierement, j'ai effectué une analyse à l'échelle globale sur les implications de l'utilisation du P agronomique sur les sols agricoles et sur la distribution actuelle du P dans les sols agricoles. Les résultats spatiaux démontré qu'il y a une disparité entre la quantité de P appliqué aux terres agricoles comme engrais chimiques et comme fumier et le P incorporé dans les récoltes agricoles dans la plus part des régions du monde, mais que l'ampleur de cette disparité varie considérablement entre ces régions. Bien qu'à l'échelle global l'application de P comme engrais (14,2 Tg P/an) et comme fumier (9,6 Tg P/an) collectivement dépasse le P incorporé dans les récoltes agricoles (12,3 Tg P/an), un déficit de P est présent sur près de 30% de la superficie mondiale des terres cultivées. J'ai ensuite effectué une étude approfondie du système agricole des États-Unis et ses partenaires commerciaux afin de comprendre comment la mondialisation exacerbe les changements dans le cycle du P régionale. Le P minéral utilisé aux États-Unis peut être tracée principalement à une accumulation dans les sols agricoles domestiques (28%), les pertes après la récolte (40%), ainsi que la production de bio carburant (10%). Seulement 8% de ce P minéral a été consommée comme nourritures aux Etats-Unis, mais un quart de la demande national d'engrais de P a été alloué à la production d'exportations. Les changements causés par agriculture sur les réservoirs de P dans sols pourraient également avoir des implications écologiques à long terme contenu de la lente vitesse à laquelle le cycle du P a lieu dans certains sols. J'ai mené une méta-analyse exhaustive des études existantes pour comprendre le rôle de l'héritage de présence de culture agricoles sur les réservoirs de P dans des sols après l'abandon agricole à travers le monde. Finalement, j'ai considéré les facteurs anthropologiques déterminants l'accumulation de P dans les lacs en comparaison avec le rôle des caractéristiques biophysiques des bassins versants afin d'aider à l'élaboration de modèles sur le risque d'eutrophisation. J'ai utilisé une approche à multiples facettes statistique pour prédire les concentrations de phosphore total (PT) pour d'un échantillon (> 1000) de lacs dans le monde entier, à partir de cartes d'utilisation des terres mondiale et de données hydrologiques courante. Mondialement les prédictions de PT dans les lacs, à partir de trois approches statistiques uniques, expliquent entre 50% et 79% de la variation observée dans le PT. Collectivement, ce travail illustre comment les modifications agricoles du cycle du P mondiale peuvent être comprit en examinant la gestion du P dans le passé et le présent ainsi que la façon dont cette gestion peut influencer les réserves du P dans les sols et la qualité de l'eau à travers le temps. Une plus grande attention à la variation spatiale dans les deux dimensions de cette problématique et les solutions liés au P, ainsi que leurs dimensions temporelles complexes, sera essentielle pour faire progresser à la fois la science et les politiques nécessaires pour parvenir à une plus grande durabilité dans la gestion du P dans l'agriculture tout en veillant à la santé des écosystèmes aquatiques.

The forest transition occurring in developed countries, including northeastern North America and western Europe, led to an emergence of secondary forests that fueled research about past land-use legacies on biodiversity. Past land-use has been shown to lower plant species richness, especially that of forest herb species. A few studies have also considered landscape configuration around secondary forests, either in the present-day or during the early period of old field colonization. My study examines the effects of both past land-use and past landscape context on species composition and richness in a 2046 km2 landscape dominated by agriculture in the Montérégie in southwestern Québec. Using historical topographical maps from the 1860s and 1910s, and a forest map from the 1990s, I analyzed the evolution of forest cover across the landscape and used an Affinity Propagation algorithm to cluster forest patches with similar land-use and configuration history. I then tested the effects of past land use and landscape context (surrounding forest proportion) on species composition and richness in 52 study sites using nonmetric multidimensional scaling analysis and correlations. Results show that landscape context in the past, and especially in the 1910s within a 200m buffer around study sites, is correlated with both current species composition and richness. Hence, forest patches that had a low forest cover around them in the past have a lower total, endozoochorous and anemochorous species richness and greater epizoochorous species richness than forest patches that were surrounded by a greater amount of forest in the past. As for past land use, this variable does not have a strong effect on plant species composition and richness. Other variables like soils, surficial deposits or recent forest management intensity do not affect total species richness and composition in study sites except for tree species, likely because of maple syrup production. My conclusions can be useful for forest protection and conservation by helping to prioritize forest patches to protect based on past landscape context. The results also suggest that the quality of forest patches can be enhanced by creating ecological corridors connecting patches, thereby increasing the number of surrounding seed sources. / La transition forestière ayant lieu dans les pays développés, incluant le nord-est de l'Amérique du Nord et l'Europe de l'Ouest, a conduit à l'émergence de forêts secondaires, lesquelles ont alimenté la recherche sur les legs de l'utilisation passée des terres sur la biodiversité. Il a été démontré que l'utilisation passée du territoire peut appauvrir la richesse en espèces végétales et spécialement en herbacées forestières. Quelques études ont également considéré la configuration du paysage autour de parcelles forestières, soit à l'époque actuelle ou durant la période de colonisation des terres abandonnées. La présente étude se penche sur les effets de l'utilisation passée du territoire et du contexte paysager passé (proportion du couvert forestier environnant) sur la composition et la richesse en espèces végétales dans un paysage de 2046 km2 dominé par l'agriculture en Montérégie, au sud-ouest du Québec. Utilisant des cartes topographiques historiques des années 1860 et 1910 et une carte forestière des années 1990, j'ai analysé l'évolution du couvert forestier sur ce territoire et utilisé l'algorithme Affinity Propagation pour regrouper les parcelles forestières ayant une histoire d'utilisation du territoire et de contexte paysager similaires. J'ai ensuite testé les effets de l'utilisation passée des terres et du contexte paysager passé sur la composition et la richesse en espèces végétales de 52 parcelles forestières en utilisant une analyse de gradation non métrique multidimensionelle ainsi que des corrélations. Les résultats montrent que le contexte paysager passé, et particulièrement dans les années 1910 à l'intérieur d'un rayon de 200 mètres autour des sites d'étude, est corrélé à la composition et à la richesse en espèces végétales actuelles de ces sites. Ainsi, des parcelles forestières ayant eu un couvert forestier faible autour d'elles dans le passé contiennent moins d'espèces végétales au total, moins d'endozoochores et d'anémochores et plus d'épizoochores que des parcelles forestières entourées d'un plus grand couvert forestier dans le passé. L'utilisation passée du territoire n'a, quant à elle, pas d'effets importants sur la composition et la richesse en espèces végétales. D'autres variables telles les sols, les dépots de surface ou l'intensité de l'aménagement forestier récent n'affectent pas la composition ni la richesse en espèces végétales dans les sites d'étude sauf pour les espèces d'arbres, probablement en raison de la production de sirop d'érable. Les conclusions de cette étude peuvent être utiles à des fins de protection et de conservation de la forêt. Ainsi, elles pourraient aider à prioriser les parcelles forestières à protéger en se basant sur la proportion de couvert forestier autour d'elles dans le passé. Les résultats de cette étude suggèrent également que la qualité des boisés peut être améliorée en créant des corridors écologiques connectant les parcelles, augmentant par le fait même les sources de graines autour d'elles.

The investigation of socio-ecological interactions involving mangrove ecosystem services (ES) illustrates the complexity of the relationships between functional ecosystems, market integration and the ability to maintain human well-being. The Belo-sur-Mer system of mangrove forests, located on the west coast of Madagascar, provides a range of ES to the communities of Antanamanimbo and Marofihitsy. Mangrove fisheries provide the majority of monetary incomes in both communities, representing 53.53 % of total annual incomes for Antanamanimbo and 59.76 % for Marofihitsy. Greater market integration in Antanamanimbo corresponds with larger material, energy and monetary throughputs. The role of mangrove ES in generating incomes is complemented by their importance as key components in local diets, communities' reliance on the mangrove as a safety-net for incomes and food production, for harvesting fuelwood and lumber, and in supporting cultural identities. Despite large differences in the size of household incomes and scale of mangrove resource extraction between these communities, their levels of human well-being are very similar. This suggests that the relationship between human well-being and natural systems is multi-dimensional and relies heavily on components that are not accounted for by the market system. Considering the role of mangrove ES in this local socio-economic context provides an invaluable tool to be used in guiding local decision making and establishing an effective balance between conservation and development. / L'étude des interactions socio-écologiques impliquant les écoservices des mangroves (ÉS) illustrer la complexité des relations entre les écosystèmes fonctionnels, l'intégration du marché et la capacité à maintenir le bien-être humain. Le système Belo-sur-Mer de mangroves situées sur la côte ouest de l'île de Madagascar, fournit une gamme d'ÉS aux communautés d'Antanamanimbo et de Marofihitsy. La pêche dans les mangroves fournit la majorité des revenus financiers dans les deux communautés, représentant 53,53% du revenu annuel total pour les Antanamanimbo et 59,76% pour les Marofihitsy. Une plus grande intégration du marché chez les Antanamanimbo correspond à un métabolisme social plus élevé dans cette communauté, y compris des revenus plus élevés et une extraction plus intensive des ressources de la mangrove. Les ÉS de la mangrove agissent en tant que générateurs de revenus, éléments clés dans les régimes alimentaires locaux, filet de sécurité pour les revenus et la production alimentaire, source de bois de feu et de construction, et partie intégrante des identités culturelles. Malgré de grandes différences entre ces communautés dans la taille des revenus ménagers et dans l'échelle de l'extraction des ressources de la mangrove, leurs niveaux de qualité de vie humaine sont très semblables. Ceci suggère que la relation entre le bien-être humain et les systèmes naturels est multidimensionnelle et s'appuie fortement sur des facteurs qui ne sont pas pris en compte par le système du marché. Prendre compte du rôle des ÉS des mangroves dans ce contexte socio-économique local constitue un outil précieux à être utilisé dans la prise de décision et l'établissement d'un équilibre entre la conservation et le développement locale.