Titre de l'écran-titre (visionné le 26 avril 2023) / Le processus de boisement des tourbières est un phénomène en accélération depuis au moins les années 1950 dans les basses-terres du Saint-Laurent au Québec, et l'érable rouge (Acer rubrum) est l'un des arbres qui contribue le plus à ce phénomène. Cette étude vise à décrire et expliquer la progression de la couverture forestière d'une vaste tourbière ombrotrophe isolée au sein d'une matrice agricole dont les bordures sont caractérisées par la présence de peuplements mixtes composés de mélèze laricin (Larix laricina) et d'érable rouge. Les objectifs sont de (1) déterminer les patrons spatio-temporels de la colonisation forestière et (2) d'identifier les facteurs responsables de l'établissement et de la croissance des arbres en ayant recours à la fois à des analyses dendrochronologiques, de photographies aériennes et paléoécologiques. Bien que le mélèze soit présent localement depuis au moins quelques siècles, l'érable rouge s'est installé seulement au début du XXe siècle. Son expansion s'est accélérée dans les décennies 1930-1940, puis à nouveau dans les années 1980. Le rythme de progression du couvert forestier a varié d'un endroit à l'autre de la tourbière (0-23 m/an), mais il fut plus rapide dans les années 1960. Contrairement à ce qui était attendu, il ne semble n'y avoir aucun lien significatif entre les multiples variables analysées (épaisseur de la matière organique, altitude de la surface, indice d'humidité topographique, utilisation du sol en périphérie, drainage et climat) et la progression du couvert forestier. Les résultats exposent la complexité des relations qui existent entre la croissance des arbres sur tourbe et leur environnement. En combinant des méthodes permettant de couvrir plusieurs échelles temporelles et spatiales, il est possible d'obtenir un portrait plus précis de la dynamique végétale. Il est suggéré que le cadre méthodologique établi dans la présente étude soit adopté lors des recherches futures sur le boisement des tourbières. / A rapid tree encroachment phenomenon has been taking place on St-Lawrence Lowlands (SLL), southern Quebec peatlands since the 1950s, and red maple (Acer rubrum) is one of the most prolific tree species. Therefore, the purpose of this study is to describe and explain the progression of forest cover in a large, isolated ombrotrophic peatland within an agricultural matrix whose edges are characterized by the presence of mixed stands of tamarack (Larix laricina) and red maple. Our objectives were (1) to describe the spatio-temporal colonization patterns of the forest cover and (2) to identify factors that might explain tree establishment and growth using a combination of paleoecological, dendrochronological and aerial photograph analyses. Although tamarack has been present locally for at least a few centuries, red maple began to establish in the early XXᵗʰ century. Its expansion accelerated in the 1930s-1940s and again in the 1980s. The colonization rate of the forest cover varied across the peatland (0-23 m/yr) but was most rapid in the 1960s. Contrary to expectations, there appeared to be no significant relationship between the multiple analyzed variables (organic matter thickness, surface elevation, topographic moisture index, land use, drainage, and climate) and forest cover progression. Our results highlight the complexity of the relationships between tree growth on peat and their environment. By combining methods that cover several temporal (contemporary and a few centuries) and spatial (local and peatland) scales, it is then possible to obtain a precise picture of the vegetation dynamics that animate the peatland. We therefore suggest that the methodological framework established in the present study should be adopted by future studies of tree encroachment.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2005-2006 / Inspiré du rapprochement récent entre les disciplines historiques et environnementales, ce mémoire place l'éruption du Vésuve de 79 n.è. au centre d'une problématique qui permet d'aborder cette catastrophe dans une perspective écosystémique et d'en mesurer les effets sur les structures socio-économiques campaniennes. Prenant appui sur différents niveaux d'interactions société-environnement naturel retracés à travers des représentations littéraires et iconographiques, la discussion considère la Campanie comme un « espace intégré » où les impératifs paysagers ont joué un rôle déterminant dans les formes du développement de l'économie régionale et, en conséquence, où d'éventuelles ruptures écologiques étaient susceptibles d'engendrer des transformations irréversibles. L'exemple des structures agraires, autour desquelles s'agençait une part non négligeable de l'activité économique campanienne, ressort ainsi comme un paradigme employé pour mesurer les effets de l'éruption du Vésuve et en retracer les variations selon des échelles spatio-temporelles qui distinguent les impacts directs et immédiats (dans les zones éprouvées par les destructions) des contrecoups que ces effets ont engendrés dans la longue durée et dans les régions périphériques. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2014

Les services écosystémiques (SE) réfèrent aux bénéfices que produisent et soutiennent la biodiversité et les écosystèmes et qui profitent à l’être humain. Dans beaucoup de cas, ils ne sont pas pris en compte dans le système économique. Cette externalisation des SE engendre des décisions sur l’utilisation du territoire et des ressources naturelles qui ignorent leur contribution à la qualité de vie des communautés. Afin notamment de sensibiliser l’opinion publique à l’importance des SE et de mieux les intégrer dans les processus décisionnels, ont été développées des démarches d’évaluation économique des SE. Dans cette thèse, nous avons cherché à comprendre à la fois comment l’utilisation passée et actuelle des sols dans la région de Montréal affecte la valeur des SE et comment ces aménités naturelles sont perçues et valorisées par la population, dans une perspective d’aménagement futur du territoire. Pour ce faire, nous avons utilisé deux approches : l’analyse spatiale recourant aux systèmes d’information géographique et l’analyse des préférences exprimées par des techniques d’enquête. Pour l’analyse spatiale, nous avons combiné des analyses cartographiques à des valeurs monétaires associées aux SE publiées dans la littérature. Nous avons alors estimé la valeur des écosystèmes d’un territoire par le transfert de bénéfices, de prix de marchés directs et de coûts évités. Cette démarche nous a permis de comprendre la relation entre l’utilisation actuelle du territoire du Grand Montréal écologique et la valeur des services fournis par les écosystèmes, que nous avons estimée à 2,2 milliards de dollars par année. Elle nous a permis aussi de mesurer les effets sur la valeur des SE du changement d’utilisation des sols entre les années 1960 et 2010. Nous avons montré que malgré différentes politiques de contrôle et d’encadrement de l’étalement urbain au cours de cette période, les pertes économiques non marchandes liées aux SE s’élèvent à 236 millions de dollars par année. Pour l’analyse des préférences exprimées, nous avons utlilisé deux méthodes, l’évaluation contingente et le choix multi-attributs, avec l’objectif de mesurer le consentement à payer de répondants pour des variations dans l’aménagement du territoire. Nous avons montré d’une part que les répondants valorisent significativement l’incidence des pratiques agro-environnementales sur la qualité de l’environnement et des paysages en consentant à payer entre 159 et 333 dollars par ménage par année pour une amélioration de la diversité du paysage agricole. D’autre part, leur volonté à payer pour l’amélioration de l’état des milieux humides du Québec est estimée entre 389 et 455 dollars par ménage par année. L’utilisation conjointe des deux méthodes nous a permis d’en comparer les résultats. Nous avons en outre démontré que le choix du format de question de valorisation de l’évaluation contingente affecte la convergence des résultats. Enfin, nous avons proposé des pistes de recherches futures portant sur l’intégration des démarches d’analyse biophysique, économique et politique dans des outils de prise de décision mieux adaptés à la dynamique des écosystèmes, de la biodiversité et des communautés humaines. / Ecosystem services (ES) refer to benefits produced and sustained by biodiversity and ecosystems that benefit humans. In many cases, they are not considered in the economic system. This externalization of SE generates decisions on land use and natural resources that ignore their contribution to the well-being of communities. In order to raise awareness of the importance of ES and better integrate them into decision-making processes, economic approaches to value ES have been developed. In this thesis, we sought to understand both how the past and current land use in the Montreal area affects the value of ES and how these natural amenities are perceived and valued by the population in a future planning and management perspective. To accomplish this, we used two approaches: spatial analysis using geographic information systems and analysis of stated preferences by survey techniques. In the spatial analysis approach, we combined cartographic analyzes to monetary values associated to ES published in the literature. We then estimated the value of ecosystems using benefit transfer, direct market prices and avoided costs methods. This approach has allowed us to understand the relationship between the current land use in the Greater Montreal and the economic value of the services provided by ecosystems, which we estimated at 2.2 billion dollars per year. It also allowed us to estimate the effects of land use changes between 1960 and 2010 on the value of ES. We showed that despite different land use planning policies implemented to manage urban sprawl during this period, non-market economic losses related to ES have reached 236 million dollars per year. In the stated preferences approach, we used two methods, contingent valuation and choice experiment, with the aim of measuring the willingness to pay of respondents for proposed changes in their environment. In a first study, we showed that respondents significantly value the impact of agri-environmental practices on the quality of the environment and landscapes and are willing to pay between 159 and 333 dollars per household per year on improving the diversity of agricultural landscape. In a second study, their willingness to pay on improving the status of wetlands in Quebec is estimated at between 389 and 455 dollars per household per year. The combined use of the two methods allowed us to compare the results. We also demonstrated that the choice of valuation question format in contingent valuation affects the convergence of the results. Finally, we propose directions for future research related to the integration of ecological, economic and political analyzes of ES that would lead to better assessments of the dynamics of ecosystems, biodiversity and human communities.

L'effondrement des populations d'abeilles domestiques, observé à l'échelle mondiale depuis une vingtaine d'années, est particulièrement alarmant, provoquant le déclin de la filière apicole mais également celui d'un pollinisateur essentiel en milieu agricole. La conservation de l'abeille domestique et de l'apiculture en paysage agricole est donc actuellement un enjeu majeur pour de nombreux acteurs. L'intensification de l'agriculture, insufflée par la politique agricole européenne, est désignée comme une cause majeure dans le déclin de la biodiversité, dont les abeilles sauvages. De nombreuses études ont révélé que le manque de ressources florales est une cause majeure de ce déclin généralisé, mais de façon surprenante, cette cause n'est que très peu investiguée à l'heure actuelle pour l'abeille domestique. Plus généralement, l'écologie de l'abeille domestique en paysage agricole est mal connue. A l'interface entre écologie comportementale, évolutive et paysagère, l'objectif général de cette thèse est d'étudier l'influence conjuguée de l'intensification de l'agriculture et de la dynamique spatio-temporelle des ressources florales en paysage agricole sur (i) leur utilisation et (ii) l'histoire de vie des abeilles. L'originalité de cette étude provient de l'envergure spatiale et temporelle des données empiriques collectées à l'aide de vastes dispositifs de suivis tant au niveau individuel qu'au niveau des colonies. Les résultats obtenus confirment l'influence négative de l'intensification de l'agriculture sur l'écologie de l'abeille domestique. En effet, la dynamique des ressources dominées par trois cultures majeures que sont le colza, le tournesol et le maïs, provoque l'apparition d'une déplétion d'approvisionnement en pollen et nectar. Des ressources aujourd'hui marginalement présentes en paysage agricole intensif telles que les zones boisées et les adventices jouent un rôle prépondérant dans le régime alimentaire des abeilles, pouvant contrer l'intensité de cette déplétion d'approvisionnement. Par des mécanismes a priori adaptatifs, les colonies et les individus adaptent leurs comportements et histoire de vie en réponse à la déplétion d'approvisionnement. Cependant, ces mécanismes de compromis d'allocation des ressources ont un coût important et aboutissent à un affaiblissement des colonies, qui se traduit par la mortalité hivernale des colonies d'abeilles domestiques. Cette étude révèle empiriquement l'importance de la dynamique des ressources dans les causes du déclin de l'abeille domestique, et évoque la présence d'une disette alimentaire en céréaliculture intensive. Ces résultats sont discutés dans l'optique de concevoir des mesures de conservation de l'abeille domestique, de l'apiculture et du service de pollinisation en paysage agricole intensif, afin de limiter les stress environnementaux pour les abeilles tels que le manque de ressources florales et l'exposition aux pesticides. / The collapse of honey bee populations, described around the world for twenty years, is particularly alarming because it causes the decline of beekeeping and of an essential pollinator in agricultural habitats. The conservation of honey bees and beekeeping in agricultural landscape is currently a major challenge for many operators. The agricultural intensification, instilled by the (European) Common Agricultural Policy, is considered as a major cause in the decline of biodiversity, including wild bees. Many studies have shown that lack of floral resources is a major cause of this widespread, but surprisingly, this cause of decline is very few investigated actually to honey bees. More generally, the honey bee ecology in agricultural landscapes is poorly understood. At the interface between behavioral, evolutionary and landscape ecology, the overall objective of this PhD thesis was to study the combined influences of agricultural intensification and the spatio-temporal dynamics of floral resources on (i) the use of this resource and (ii) the life history of honey bees. The originality of this study comes from its large spatial and temporal scale as well as its joint approach at individual and colony levels. The results confirm a negative impact of agricultural intensification on the honey bee. Indeed, three major crops i.e. rapeseed, sunflower and maize have created a temporal resource dynamic which causes a strong food supply depletion in pollen and nectar. Some resources more marginally represented in intensive agricultural landscapes such as wood and weeds play an important role in the honey bee diet, being able to restrict the intensity of food supply depletion. By adaptive mechanisms, colonies and individuals adapt their behavior and life history in response to the food supply depletion. However, these trade-off mechanisms in resource allocation have a significant cost and generate a weakening of colonies that increases overwintering mortality of honey bee colonies. This study shows empirically the importance of the resource dynamic in the causes of honey bee decline, and highlights the presence of a food-shortage period in cereal farming systems. These results are discussed so as to build conservation measures on the honey bee, beekeeping and pollination service in intensive agricultural landscapes, in order to limit environmental stress for honey bees such as lack of floral resources and pesticide exposure.

La nutrition est l'ensemble des processus par lesquels un être vivant transforme des aliments pour assurer son fonctionnement. Etudier la nutrition d’un organisme permet de comprendre les rapports entre la nourriture consommée et la santé de l’individu. L'ensemble des organes assurant l'extraction d'énergie est le système digestif, qui transforme les sucres en glucose, les corps gras en acides gras, et les protéines en acides aminés. L’objectif de cette étude est de déterminer l’influence que peut avoir la nutrition pollinique sur la santé de l’abeille domestique, Apis mellifera L.. Pour assurer cette nutrition, l’abeille est inféodée aux ressources florales. Du pollen récolté sur les plantes à fleurs, l’organisme puise les corps gras (ou lipides), les vitamines et les protéines. Or l’accès à ces ressources est variable en qualité, en quantité, et en diversité selon le temps et le milieu. Des problèmes de mortalités et affaiblissements des colonies sont observés depuis une vingtaine d’années, et l’une des causes suspectées est le manque de disponibilité et la faible valeur nutritionnelle des ressources polliniques en zones agricoles céréalières. Nous avons donc testé en conditions contrôlées les effets de la quantité, la qualité et la diversité pollinique sur la physiologie d’abeilles nourrices, sur leur immunité, ainsi que sur leur survie. La nutrition jouant un rôle essentiel dans la prévention de nombreuses maladies, les effets de l’alimentation pollinique ont été déterminés en présence ou non d’un stresseur biotique, Nosema ceranae, dont la prévalence dans les colonies est très élevée. Il s’agit d’une microsporidie invasive qui se développe dans l’intestin de son hôte, provoquant divers effets sublétaux et létaux. Etant donné que la valeur nutritionnelle d’un aliment dépend de sa composition mais aussi de sa digestibilité, une troisième partie porte sur l’influence que peut avoir le stresseur sur les capacités de digestion des protéines contenues dans le pollen par l’abeille. Nos résultats apportent des connaissances sur l’impact d’une déplétion en pollen que peuvent subir les colonies dans un paysage d’agriculture intensive. En effet, des abeilles carencées à plus ou moins 60 %, comme cela peut être observé entre deux cultures à floraison massives, subissent des perturbations au niveau individuel (perturbations du développement physiologique des abeilles nourrices, diminution de leur survie), ce qui peut les rendre moins performantes et plus sensibles aux stress présents dans l’environnement. De plus, nous avons pu démontrer que la valeur nutritionnelle des pollens, influence la tolérance des abeilles à Nosema ceranae. La qualité d’un pollen se définit par sa composition chimique totale (protéines, acides aminés, lipides, vitamines, sucres, etc…), et non pas uniquement par sa teneur en protéines ou acides aminés essentiels. Notre étude met d’ailleurs en évidence l’effet négatif d’une alimentation à base de pollen de maïs sur le développement des glandes hypopharyngiennes, l’expression du gène de la vitellogénine, et la survie des abeilles. Au regard de la présence élevée de cette culture dans les zones d’agriculture intensive et sa haute exploitation par les butineuses, nos résultats sont discutés en fonction des répercussions envisagées sur les colonies. Dans ces milieux, la diversité des ressources polliniques, par l’apport de pollens de qualité, compense la pauvreté nutritionnelle d’autres pollens. Dans nos conditions, nous pouvons observer la plus-value d’une alimentation pollinique polyflorale chez des abeilles infestées par Nosema. Les mesures agro-écologiques œuvrant pour régulariser dans le temps les apports polliniques aux colonies, et pour leur offrir une diversité alimentaire participent donc à renforcer leur capacité à lutter contre les stress présents dans l’environnement. / Nutrition is the set of processes by which a living organism transforms food for its functions. Studying nutrition allows to understanding the relationship between food intake and health of the individual. All organs for extracting energy are the digestive system, which converts sugars into glucose, fats into fatty acids, and proteins into amino acids. The objective of this study is to determine the possible influence of pollen nutrition on the honeybee health, Apis mellifera L. To ensure that nutrition, the bee is subservient to floral resources. Of pollen collected from the flowering plants, the body draws fats (or lipids), vitamins and proteins. Access to these resources is variable in quality, quantity, and diversity depending on the time and the environment. Problems of mortality and weakening of colonies are observed for some twenty years, and one of the suspected causes is the lack of availability and low nutritional value of pollen resources in agricultural areas. We therefore tested under controlled conditions the effects of quantity, quality and diversity of pollen on nurse worker physiology and on their immunity, as well as their survival. Nutrition plays a vital role in the prevention of many diseases, the effects of pollen diet were determined in the presence or absence of a biotic stressor, Nosema ceranae, whose prevalence in the colonies is very high. It is an invasive microsporidia that develops in the intestine of its host, causing various sublethal and lethal effects. Since the nutritional value of a food depends on its composition but also its digestibility, a third part focuses on the possible influence of the stressor on bee ability digestion of the proteins provided by the pollen.Our results provide knowledge on the impact of pollen depletion that may undergo the colonies in an intensive agricultural landscape. Indeed, bees starved to roughly 60%, as can be observed between two cultures massive flowering undergo disturbances at individual level (disturbances of nurse worker physiological development, reduced survival), which may make them less efficient and more susceptible to stress from the environment. In addition, we demonstrated that the nutritional value of pollen influences the Nosema ceranae‘s bee tolerance. The pollen quality is determined by the total chemical composition (proteins, amino acids, lipids, vitamins, sugars, etc ...), not only by its content of essential amino acids or proteins. Our study also demonstrated the negative effect of a diet based on maize pollen on hypopharyngeal glands development, the vitellogenin gene expression, and the bee survival. In view of the high presence of this culture in intensive agriculture areas and high exploitation by foragers, our results are discussed in terms of their impact on the proposed settlements. In these environments, the diversity of pollen resources by providing pollen of quality compensates nutritional poverty of other pollens. In our conditions, we can observe the gain of power of a polyfloral pollen in Nosema infested bees. Agro-ecological measures working to regularize, in time, the pollen contributions to the colonies, and to provide them with food diversity thus participate in building their capacity to fight against stress in the environment