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La structure des populations du mélèze laricin (Larix laricina [Du roi] K. Koch) a été étudiée à l’aide de polymorphismes de l’ADN mitochondrial et chloroplastique. Deux populations, situées en Alaska et au Labrador, étaient génétiquement distinctes des autres, suggérant l'existence de refuges glaciaires nordiques à ces endroits. La répartition spatiale des haplotypes a révélé un clivage génétique entre deux groupes de populations occupant l’est et l’ouest de l'aire de répartition. Ce patron témoignerait de la présence de deux lignées glaciaires génétiquement distinctes provenant d’autant de refuges localisés au sud de l'inlandsis Laurentidien. L’analyse des données polliniques a permis de corroborer la présence de refuges glaciaires au sud-ouest des Grands Lacs et à l’ouest des Appalaches, en plus des possibles refuges en Alaska et au Labrador. La haute différenciation génétique propre aux populations de l’ouest pourrait être la conséquence d’une forte compétition interspécifique lors de la recolonisation postglaciaire de cette région. / Geographical population structure of the North American larch, Larix laricina [Du roi] K. Koch was studied using mitochondrial and chloroplast DNA polymorphisms. Some populations from Alaska and Labrador were genetically differentiated from neighboring populations, suggesting that these two regions served as glacial refugia. The spatial distribution of haplotypes revealed a cleavage between eastern and western populations, which are probably representative of two distinct glacial lineages that expanded from the south of the ice sheet following the last glacial maximum. Mapped pollen records helped inferring the putative location of glacial refugia south-west of the Great Lakes, west of the Appalachians, as well as in Alaska and Labrador. High population differentiation among western populations likely indicates that interspecific competition was strong during the postglacial colonization of the region.

Cette recherche a pour objectif d'évaluer l'aptitude à la fabrication de panneaux gaufrés du bois des mélèzes laricin, d'Europe et du Japon de plantation au Québec. Pour y arriver, des panneaux ont été confectionnés en laboratoire selon un dispositif factoriel ayant comme variables: l'espèce utilisée, la teneur en humidité et en liant des particules, la densité de l'aggloméré et la durée de chauffage du cycle de pressage. Une description du potentiel forestier des mélèzes ainsi que de la technologie de fabrication des panneaux gaufrés précèdent une brève analyse des antécédents du bois de mélèze en ce domaine. Les chapitres suivants sont consacrés à la récolte des bois, à la préparation et à l'analyse du matériau particulaire ainsi qu'à la fabrication et la mise à l'essai des agglomérés produits en laboratoire. La présentation et l'analyse des résultats obtenus font l'objet du dernier chapitre. L'ouvrage se termine en dressant les principales conclusions à tirer de l'étude. Les plaquettes, de 0,76 mm d'épaisseur et 38 mm de longueur, ont été préparées à l'aide d'une fragmenteuse à anneau porte-couteau de laboratoire. A la suite du séchage et du tamisage du matériel, des agglomérés de 11,1 mm d'épaisseur ont été produits entre les plateaux d'une presse hydraulique sous une pression de 3,5 à 5,0 MPa et une température de 210°C. Des éprouvettes ont été prélevées et soumises à des essais normalisés à la suite d'une climatisation d'un mois. L'analyse des résultats a pu établir qu'à l'intérieur des conditions expérimentales, un bois de mélèze d'environ 400 kg/m³ produit un excellent aggloméré en utilisant: une teneur en humidité et en liant de l'ébauche de 5% et 2% respectivement, une durée de chauffage de 3 min et une densité de l'aggloméré de 600 kg/m³. Cette étude n'est pas une étude exhaustive des aptitudes des bois de mélèze à la fabrication de panneaux gaufrés. Cependant, elle a permis d'établir, sans équivoque, que les mélèzes laricin, d'Europe et du Japon peuvent produire d'excellents agglomérés comparables ou supérieurs à ceux du commerce à tout point de vue.

Dans cette thèse, je m'intéresse aux conséquences sur les populations de mélèze d'Europe (Larix decidua Mill) des changements climatiques passés et des changements d'exploitation par l'homme, en intégrant des données paléoécologiques et des données génétiques. Une telle étude rétrospective offre un exemple utile pour évaluer les conséquences possibles des changements actuels. Les études récentes disponibles sur les arbres forestiers sont généralement limitées à l'analyse des recolonisations postglaciaires. Les effets de changements plus rapides observés sur les forêts ont été largement négligés, par exemple les conséquences de plantations récentes ou d'événements climatiques brusques de la dernière période glaciaire. Dans cette étude, j'utilise des données génétiques discriminantes ainsi que des inventaires précis de végétation liés à des relevés climatiques de haute résolution du derniers cycle interglaciaire/glaciaire (130 000 ans), afin d'analyser de façon détaillée les événements récents et plus anciens qui ont affecté l'histoire du mélèze d'Europe. Pour l'analyse génétique, j'ai mis au point des microsatellites, marqueurs génétiques informatifs, avec lesquels j'ai analysé un échantillon de 45 populations provenant de l'ensemble de l'aire de répartition actuelle du mélèze. J'ai analysé ces données de polymorphisme génétique nucléaire en même temps que des données de la diversité mitochondriale afin d'établir des cartes de référence de la diversité génétique naturelle me permettant de détecter des translocations récentes. Les résultats montrent que le mélèze a été planté de façon importante, ce qui a créé des mélanges entre des populations locales et d'autres introduites à partir de sources variées de l'ensemble de l'aire de répartition. Les événements de translocation et les taux de mélange sont répartis de façon hétérogène dans l'aire de répartition, avec une fréquence particulièrement élevée en Pologne, en Slovaquie et au Tchéquie, où le mélèze possède une répartition plus dispersée que dans les Alpes. Quelques-unes des populations de mélèzes présentant un intérêt écologique et économique majeur apparaissent sérieusement menacées par les translocations. Les résultats paléontologiques montrent que le mélèze est resté à proximité de son aire de répartition actuelle pendant le dernier cycle interglaciaires/glaciaires, mais que sa répartition s'est maintenue dans un équilibre dynamique avec les événements climatiques anciens mais aussi avec ceux plus récents, ce qui s'explique par les caractéristiques pionnières de l'espèce. L'amplitude de répartition de l'espèce a été maximale pendant le premier interstade Weichsélien (87 000 - 109 000 ans) quand le mélèze a contribué à établir les forêts boréales des plaines européennes du nord et du centre. Les réponses aux événements climatiques brefs (événements Dansgaard-Oeschger et Heinrich) ont été extrêmement rapides. Sept refuges correspondant aux derniers maximums glaciaires ont été identifiés en utilisant les données fossiles et génétiques. Notre approche nous a permis d'identifier des chemins de recolonisation et les introgressions et homogénéisations concomitantes, illustrant la puissance de l'approche consistant à associer la génétique des populations et la paléoécologie.

La figure 11 "Diagramme effort-déformation en flexion statique" est absente de la version papier et électronique.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / La limite des arbres est contrôlée par le climat rigoureux y prévalant, par différentes contraintes écologiques et par les caractéristiques des espèces qui la composent. Cette dynamique est liée à la régénération des espèces arborescentes, de la germination des graines à la survie et à la croissance des plantules. Notre objectif était de caractériser la dynamique de la limite altitudinale des arbres à Kangiqsualujjuaq et d'identifier les facteurs contrôlant la régénération des espèces arborescentes. La cartographie des individus le long de gradients altitudinaux et des analyses dendrochronologiques ont révélé un important recrutement de Larix laricina et une accélération récente de sa croissance verticale et radiale. Nos expérimentations suggèrent que l'effet allélopathique d'espèces arbustives, inhibant la germination et la faible disponibilité des lits de germination adéquats entravent la régénération de Picea manana. Le recrutement accru du mélèze au-delà de la limite des arbres pourrait mener à une remontée de celle-ci à Kangiqsualujjuaq.

Dans cette thèse, je m'intéresse aux conséquences sur les populations de mélèze d'Europe (Larix decidua Mill) des changements climatiques passés et des changements d'exploitation par l'homme, en intégrant des données paléoécologiques et des données génétiques. Une telle étude rétrospective offre un exemple utile pour évaluer les conséquences possibles des changements actuels. Les études récentes disponibles sur les arbres forestiers sont généralement limitées à l'analyse des recolonisations postglaciaires. Les effets de changements plus rapides observés sur les forêts ont été largement négligés, par exemple les conséquences de plantations récentes ou d'événements climatiques brusques de la dernière période glaciaire. Dans cette étude, j'utilise des données génétiques discriminantes ainsi que des inventaires précis de végétation liés à des relevés climatiques de haute résolution du derniers cycle interglaciaire/glaciaire (130 000 ans), afin d'analyser de façon détaillée les événements récents et plus anciens qui ont affecté l'histoire du mélèze d'Europe. Pour l'analyse génétique, j'ai mis au point des microsatellites, marqueurs génétiques informatifs, avec lesquels j'ai analysé un échantillon de 45 populations provenant de l'ensemble de l'aire de répartition actuelle du mélèze. J'ai analysé ces données de polymorphisme génétique nucléaire en même temps que des données de la diversité mitochondriale afin d'établir des cartes de référence de la diversité génétique naturelle me permettant de détecter des translocations récentes. Les résultats montrent que le mélèze a été planté de façon importante, ce qui a créé des mélanges entre des populations locales et d’autres introduites à partir de sources variées de l'ensemble de l'aire de répartition. Les événements de translocation et les taux de mélange sont répartis de façon hétérogène dans l'aire de répartition, avec une fréquence particulièrement élevée en Pologne, en Slovaquie et au Tchéquie, où le mélèze possède une répartition plus dispersée que dans les Alpes. Quelques-unes des populations de mélèzes présentant un intérêt écologique et économique majeur apparaissent sérieusement menacées par les translocations. Les résultats paléontologiques montrent que le mélèze est resté à proximité de son aire de répartition actuelle pendant le dernier cycle interglaciaires/glaciaires, mais que sa répartition s’est maintenue dans un équilibre dynamique avec les événements climatiques anciens mais aussi avec ceux plus récents, ce qui s’explique par les caractéristiques pionnières de l'espèce. L'amplitude de répartition de l'espèce a été maximale pendant le premier interstade Weichsélien (87 000 – 109 000 ans) quand le mélèze a contribué à établir les forêts boréales des plaines européennes du nord et du centre. Les réponses aux événements climatiques brefs (événements Dansgaard-Oeschger et Heinrich) ont été extrêmement rapides. Sept refuges correspondant aux derniers maximums glaciaires ont été identifiés en utilisant les données fossiles et génétiques. Notre approche nous a permis d'identifier des chemins de recolonisation et les introgressions et homogénéisations concomitantes, illustrant la puissance de l’approche consistant à associer la génétique des populations et la paléoécologie. / This thesis focuses on the consequences of past climate and anthropogenic changes on populations of the European larch (Larix decidua Mill.) by integrating palaeoecological and genetic data. Such retrospective approaches provide a useful context for evaluating possible impacts of ongoing changes. A limitation of current studies dealing with forest trees is that they often deal exclusively with postglacial recolonization. Effects of more rapid changes on forests, including those caused by recent plantations or by abrupt climatic events of the last glacial, have been largely neglected. In this study high resolution genetic data and precise vegetation records correlated with high-resolution climate records of the last interglacial/glacial cycle (130,000 years) were used to precisely document long-term and short-term events that impacted the history of European larch. For the genetic analysis, highly informative nuclear markers (microsatellites) were designed and applied on a range-wide sample of 45 modern larch populations. These data were analysed together with mitochondrial data to establish a baseline for studies focussing on recent translocations. Results revealed that larch has been planted extensively, generating admixture between native and non-native populations from multiple sources across the range. Translocation events and admixture rates were distributed unevenly across the range, with a particularly high frequency in Poland, Slovakia and the Czech Republic where larch has a more scattered distribution compared to the Alps. Some of the most valuable populations appear to be seriously endangered by translocations. The palaeoecological results showed that larch persisted close to its modern distribution throughout the last interglacial/glacial cycle but that its range was highly dynamic and in equilibrium with both long-term and short-tem climate events, in line with the pioneer character of the species. The extent of species distribution was maximal during the first early Weichselian interstadial when larch built boreal forests in the north-central European lowlands (87,000 – 109,000 years ago). Responses to short-term climate events (Dansgaard-Oeschger cycles, Heinrich Events) were extremely rapid. Seven Last Glacial Maximum (LGM) refuges were detected using fossils and genetic data. This made it possible to identify recolonization pathways and concomitant introgression and homogenisation, highlighting the power of the joint population genetic and palaeoecological perspective. / Diese Dissertation fokussiert die Auswirkungen vergangener Klimaschwankungen und anthropogener Einflüsse auf Populationen der Europäischen Lärche (Larix decidua Mill.) mittels Integration paläoökologischer und genetischer Daten. Solche retrospektiven Ansätze liefern eine wertvolle Grundlage für die Vorhersage möglicher Konsequenzen rezenter Entwicklungen. Eine wesentliche Beschränkung existierender Studien an Waldbäumen besteht darin, dass sie häufig ausschließlich die postglaziale Ausbreitungsgeschichte behandeln. Konsequenzen schnellerer Umweltveränderung, einschließlich rezenter Anpflanzungen oder abrupter Klimaereignisse des letzten Glazials auf Wälder, sind weithin vernachlässigt worden. Die vorliegende Studie basiert auf hochauflösenden genetischen Daten und präzisen vegetationsgeschichtlichen Archiven, korreliert mit hochauflösenden Klimarekords des letzten Interglazial/Glazial Zyklus (130 000 Jahre), um kurzzeitige und langzeitige Ereignisse, die die Geschichte der Europäischen Lärche beeinflussten, präzise zu dokumentieren. Für die genetischen Analysen wurden hochinformative nukleare Marker (Mikrosatelliten) entwickelt, die auf ein arealweites Sampling, bestehend aus 45 Populationen, angewendet wurden. Diese nuklearen Daten wurden zusammen mit mitochondrialen Daten analysiert, um eine Grundlage für Studien, die auf die Erforschung rezenter Translokationen zielen, zu schaffen. Die Ergebnisse zeigen, dass Larix decidua in erheblichem Maße angepflanzt worden ist, was zur Durchmischung autochthoner und allochthoner Populationen aus multiplen Quellen des Areals führte. Translokationsereignisse und Durchmischungsraten waren ungleichmäßig über das Areal verteilt und besonders häufig in Polen, der Slowakei und Tschechien, wo die Lärche eine verstreutere Verbreitung als in den Alpen aufweist. Einige der wertvollsten Populationen scheinen ernsthaft durch Translokationen bedroht.Die vegetationsgeschichtlichen Befunde zeigen, dass die Lärche den gesamten Interglazial/Glazialzyklus nahe ihres aktuellen Areal überdauerte, jedoch waren die Grenzen der Verbreitung hoch dynamisch und veränderten sich synchron mit kurzzeitigen als auch langzeitigen Klimaschwankungen, was im Einklang mit dem Pioniercharakter der Art steht. Die Verbreitung erreichte ihr maximales Ausmaß zur Zeit des ersten Frühweichsel-Interstadials (87 000 – 109 000 Jahre), als Lärche boreale Wälder im nord-mitteleuropäischen Tiefland bildete. Reaktionen auf Kurzzeit-Klimaereignisse (Dansgaard-Oeschger-Zyklen, Heinrich-Events) waren extrem schnell. Für die Zeit der letzten maximalen Vereisung (LGM) wurden sieben Refugien, basierend auf Fossilien und genetischen Daten, identifiziert. Dies ermöglichte es, Rekolonisierungswege und begleitende Introgressions- und Homogenisierungprozesse zu ermitteln, was die Leistungsfähigkeit der gekoppelten populationsgenetischen und paläoökologischen Perspektive unterstreicht.

Le Queyras est un territoire situé à la confluence d'influences climatiques océaniques continentales et méditerranéennes. Cette spécificité a permis le développement d'une biodiversité exceptionnelle mais particulièrement vulnérable aux changements globaux. Pour mieux comprendre leur dynamique actuelle, et afin de contribuer à élaborer des scenarii prédictifs de leur évolution basés sur leur dynamique passée, une approche paléoécologique pluridisciplinaire, associant pédoanthracologie et dendrochronologie, a été menée dans des forêts matures de mélèze (Larix decidua), de pin cembro (Pinus cembra) et de sapin (Abies alba). L'analyse des charbons de bois recueillis dans les sols de ces peuplements révèlent que la composition passée a pu être bien différente de l'actuelle. Le mélèze et le pin cembro sont présents dès la recolonisation postglaciaire (respectivement 8873-9014 cal. BP et 8702 – 9024 cal. BP). Les relations cernes-climat révèlent la sensibilité du pin cembro et du sapin aux conditions hydrologiques, confirmant le caractère xérique de ce massif. D'autre part, l'étude de la dynamique holocène des forêts subalpines et des variations de leur limite supérieure révèlent que les changements globaux semblent favoriser le mélèze. Alors que les résultats pédoanthracologiques montrent que le pin cembro et le mélèze se sont succédé à l'étage subalpin tout au long de l'Holocène, la dendrochronologie met en évidence les conséquences des changements globaux : le pin cembro devient de plus en plus sensible au réchauffement climatique tandis que le mélèze semble profiter des changements d'occupation du sol associés à une augmentation des températures. / The Queyras is a region located at the limit of oceanic, continental and Mediterranean climatic influences. This specificity led to a level of biodiversity exceptional but particularly sensitive to global changes. We used a pluridisciplinary paleocological approach by means of pedoanthracology and dendrochronology applied in old growth forests of Larch (Larix decidua), Stone pine (Pinus cembra) and Fir (Abies alba) to assess the present forest dynamics and to contribute to forecast the probable future forest dynamics. Wood charcoal analyses issued from natural soils sampled in these forests reveal past periods with vegetation composition sometimes quite different from the present one . Larch and Stone pine installed in the early Holocene (respectively 8873-9014 cal. BP and 8702 – 9024 cal. BP). Climate-growth relationship evidence the high sensitivity of both stone pine and fir to hydrological conditions which attests the dry conditions of this massif. In addition to that, the study of the upper limit dynamics of subalpine forests during the Holocene reveals that global changes seem to favour Larch. Whereas pedoanthracology results show permanent succession of Larch and Stone pine at the subalpine vegetation stage over the Holocene period, dendrochronology emphasizes the consequences of global changes: Stone pine gets more and more sensitive to climate warming while Larch seems to benefit of land use changes associated with temperature increase.

Ma recherche porte sur le bâti situé à l’étage subalpin dans le massif du Mercantour (Alpes françaises). Ces constructions, essentiellement liées à l’agropastoralisme estival, sont une traduction matérielle de l’occupation et de l’exploitation de la montagne par les communautés humaines durant le second millénaire de notre ère. L’approche met ici à contribution la dendrochronologie et l’archéologie des élévations dans une démarche interdisciplinaire. L’étude archéologique de 90 bâtiments, dont les pièces de bois ont fourni 541 dates dendrochronologiques, apporte des données nouvelles sur l’histoire de ces constructions, dont les plus anciens témoins remontent au milieu du XIIe siècle et qui perdurent jusqu’au début du XXe siècle. Les reconstructions et les remaniements fréquents de ces édifices mettent en exergue une économie des matières premières dans laquelle les pièces de mélèze, espèce locale majoritairement mise en œuvre, sont constamment réemployées à chaque chantier de construction ou de reconstruction. Les longues chronologies de cernes, construites au cours de cette recherche, couvrent la quasi totalité du deuxième millénaire, contribuent à épaissir le référentiel dendrochronologique du mélèze dans les Alpes du Sud et fournissent de nouveaux éléments de connaissance sur les rapports qu’entretiennent les communautés humaines montagnardes avec la ressource forestière environnante. / My research focuses on the building located in the subalpine zone in the French Mercantour Massif (French Alps). These constructions, essentially related to summer agropastoralism, are the material expression of the occupation and exploitation of the mountain by the human communities during the second millenium of our era. The present approach has called upon dendrochronology and the building archeology in an interdisciplinary project. The study of 90 buildings whose woodwork has provided 541 dendrochronological dates, brings new data on the history of these constructions. The earliest ones dated back to the middle of the 12th century and were still standing in the early 20th century. Reconstructions and frequent renovations have underlined an economy of raw materials, among which pieces of larch (the main local tree and therefore mostly used), that were used all over again on each building or renovation site. The long chronologies of tree rings established during this present research have enhanced the importance of the master chronology of the larch in the southern Alps and provide new knowledge on the relationship between the mountain human groups and their surrounding forest resources.

Le boisement des tourbières résiduelles peut être envisagé comme complément à la restauration écologique ou comme option de réhabilitation lorsque la restauration pose problème. La tourbe résiduelle est trop pauvre en éléments nutritifs pour permettre une croissance adéquate des arbres. La fertilisation lors de la plantation est donc nécessaire pour favoriser la croissance et la survie des jeunes arbres. La refertilisation des plantations doit aussi être considérée pour soutenir leur croissance après que l'effet de la fertilisation initiale se soit estompé. Nous avons étudié l'effet de six traitements de fertilisation localisée, appliqués à la plantation, sur la croissance, la survie et la nutrition de plants d'épinettes noires et de mélèzes. L'importance de l'application d'azote, de phosphore et de potassium lors de la refertilisation de plantations a aussi été étudiée. Nos résultats démontrent qu'une fertilisation initiale appropriée doit contenir une source facilement accessible d'azote ainsi que des quantités suffisantes de phosphore et de potassium. De plus, lors de la refertilisation, le phosphore est l'élément clé à appliquer afin de stimuler la croissance des arbres. / Residual peatland afforestation can be complementary to ecological restoration or it can be a rehabilitation option where restoration is problematic. Residual is too nutrient poor to allow for adequate tree growth. Fertilization at planting time is then necessary to promote the growth and survival of tree seedlings. Refertilization must also be considered to sustain tree growth after that the initial fertilization effect has vanished. We have studied the effect of six localized fertilization treatments, applied at planting time, on the growth, survival and nutrition of black spruce and tamarack seedlings. The importance of applying nitrogen, phosphorous and potassium for plantation refertilization has also been studied. Our results show that a good initial fertilization must include an easily accessible nitrogen source as well as sufficient amounts of phosphorous and potassium. At refertilization time, phosphorous is the key element to apply to promote tree growth.