La restauration écologique des tourbières se définit comme l’ensemble des procédés permettant d’assister à la régénération d’une tourbière qui a été dégradée, endommagée ou détruite. La gamme des tourbières perturbées qui nécessitent des actions de restauration est très diversifiée. L’étude de la régénération naturelle des écosystèmes perturbés a fréquemment été utilisée pour développer des méthodes de restauration qui sont adaptées aux types spécifiques de ces écosystèmes. Une compréhension plus complète des trajectoires de régénération, des contraintes environnementales et de dispersion, ainsi que des interactions interspécifiques, est directement reliée au développement de méthodes de restauration et à l’amélioration de nos connaissances sur la réponse des espèces et des communautés à des changements environnementaux. Cette thèse étudie la régénération de la végétation, plus spécialement des bryophytes, ainsi que les facteurs influençant leur régénération dans trois cas problématiques de restauration des tourbières perturbées. Premièrement, la régénération des communautés de bryophytes a été étudiée en fonction des conditions environnementales dans 28 tourbières minérotrophes des Territoires du Nord-Ouest et de l’Alberta ayant brûlé il y a un, deux ou cinq ans. Un changement de dominance a été observé entre les bryophytes pionnières (couvert moyen passant de 16 à 11 %) et les bryophytes de succession tardive (3 à 27 %) entre la 2e et la 5e année après le feu. La répartition et l’abondance des espèces de bryophytes semblent être contrôlées par leurs différences de capacité de régénération en lien avec leur stratégie d’histoire de vie, leur niche écologique et l’effet variable de la biomasse carbonisée. L’intégration de la notion de niche écologique chez les bryophytes de succession tardive ainsi que l’utilisation des espèces ayant un fort potentiel de régénération (comme Aulacomnium palustre et Ptychostomum pseudotriquetrum) devraient être considérées lors de l’élaboration des plans de restauration des tourbières minérotrophes. Deuxièmement, la régénération des sphaignes a été étudiée dans 25 sites donneurs (tourbières ombrotrophes où la végétation de surface a été récoltée pour servir de matériel de réintroduction) sur une chronoséquence de 17 ans en fonction des conditions environnementales et des pratiques de récolte. Les sphaignes dans les sites donneurs se régénèrent en moyenne en 10 ans, quoique des différences mineures dans la composition et l’abondance des espèces ont été observées entre les sites donneurs et les tourbières naturelles. Les espèces pionnières (p. ex., Eriophorum vaginatum), compétitives (p. ex., Sphagnum rubellum) et préférentielles des microhabitats plus humides (p. ex., Chamaedaphne calyculata) étaient plus abondantes dans les sites donneurs. Les pratiques de récolte avaient l’effet le plus important sur la régénération de la végétation, suggérant qu’il est possible d’accélérer la reprise des sphaignes en adoptant des pratiques de récolte appropriées. Des pratiques responsables consistent à éviter les sites donneurs très humides et la récolte durant le milieu de l’été lorsque les mousses ont un plus faible potentiel de régénération et lorsque le risque d’enlisement de la machinerie est élevé. Troisièmement, la régénération et le développement de tapis de sphaignes ont été étudiés dans deux types de tourbières restaurées et colonisées par des plantes pionnières de type graminoïde (Cypéracées). Dans le premier cas, le Carex aquatilis dominait un fen modérément riche restauré et formait des communautés denses avec beaucoup de litière. Dans le deuxième cas, l’Eriophorum angustifolium était dominant avec un faible couvert de litière dans une tourbière à sphaignes restaurée où la densité de la plante graminoïde avait été contrôlée par coupe répétée. Il a été démontré que l’effet des plantes graminoïdes sur les tapis de sphaignes était déterminé par leur litière plutôt que par la structure de la plante elle-même. En raison de l’ombre créée par la litière compacte, la présence d’une communauté dense d’une plante graminoïde accumulant beaucoup de litière comme Carex aquatilis ne semble pas être bénéfique pour développer des tapis de sphaignes productifs. La décision de contrôler les plantes graminoïdes pour accroitre le développement des tapis de sphaignes devrait prendre en considération, bien sûr, le couvert de la plante (non requis si le couvert moyen < 30 %), mais aussi sa forme de croissance (moins essentiel lorsque la plante pousse en tige unique), de même que ses potentiels d’accumulation de litière et d’envahissement (p. ex., Phragmites australis, Scirpus cyperinus). En somme, en plus de répondre spécifiquement à trois cas problématiques de restauration de tourbières perturbées, cette thèse fournit une compréhension améliorée des processus de régénération naturelle des écosystèmes de tourbières et des facteurs qui les influencent. Les résultats ont un lien direct avec le développement d’outils pour la restauration et avec l’approfondissement de nos connaissances sur les réponses des organismes et des communautés végétales aux changements de l’environnement. / The ecological restoration of peatland is defined as all the processes permitting the regeneration of a peatland that has been degraded, damaged or destroyed. The landscape settings and types of peatlands that require restoration actions is very diverse. The study of natural regeneration of disturbed ecosystems has frequently been used to develop restoration methods that are adapted to specific types of ecosystems. A comprehensive assessment of regeneration trajectories and the environmental and dispersal constraints, as well as the interspecific interactions is directly related to the development of restoration methods and the improvement of our knowledge on the response of species and communities to environmental changes. This thesis studies the regeneration of vegetation, especially of bryophytes, and the factors influencing their regeneration in three problematic cases of restoring disturbed peatland. Firstly, the regeneration of bryophyte communities was studied against a range of environmental conditions in 28 minerotrophic peatlands in the Northwest Territories and Alberta that had burned one, two or five years ago. A shift of dominance between pioneer (mean cover from 16 to 11 %) and late successional bryophytes (from 3 to 27 %) was observed between the second and fifth year after the fire. Bryophyte distribution and abundance were controlled by the species difference in terms of regeneration capacity related to their life history strategy, habitat niche, and the variable effect of the burned biomass. The integration of the ecological niche concept for late successional bryophytes and the use of species with a high potential of regeneration (such as Aulacomnium palustre and Ptychostomum pseudotriquetrum) should be considered during the elaboration of restoration plans of minerotrophic peatlands. Secondly, the regeneration of Sphagnum mosses was studied in 25 donor sites (peatlands where surface vegetation was harvested to supply reintroduction material) on a chronosequence of 17 years according to environmental conditions and harvesting practices. It takes on average 10 years for Sphagnum mosses in donor sites to recover, though minor differences in the species composition and abundance was observed between donor sites and natural peatlands. Pioneer species (e.g., Eriophorum vaginatum), competitive species (e.g., Sphagnum rubellum) and preferential species of wet microhabitats (e.g., Chamaedaphne calyculata) were more abundant in donor sites. Harvesting practices had the greatest effect on the regeneration of donor sites, suggesting that it is possible to speed up Sphagnum regeneration by choosing appropriate management practices. Best practices would be avoiding very wet donor sites and harvesting in the midsummer should be avoided when mosses are at their lowest regeneration potential and when the risk of machinery sinking is high. Thirdly, the regeneration and development of the Sphagnum carpets were studied in two experiments conducted in two types of restored peatlands colonized by pioneer graminoid plants (Cyperaceae). In the first experiment, Carex aquatilis dominated a moderately rich restored fen and formed dense communities with a lot of litter. In the second experiment, Eriophorum angustifolium was dominant with a low cover of litter in a restored cutover Sphagnum-dominated bog where the graminoid plant cover was controlled by repeated mowing. It was demonstrated that the effect of graminoid plants on the Sphagnum carpet was determined by the litter rather than by the structure of the plant itself. Because of the shade created by the dense litter, the presence of a community of a graminoid plant that accumulates a lot of litter such as Carex aquatilis is not beneficial for the formation of productive Sphagnum carpets. The decision to control graminoid plants to enhance the growth of Sphagnum carpets should consider the cover of the plant (not necessary when mean cover < 30 %), but also its life form (less necessary when the plant grows in unique stem), its litter accumulation and potential for invasion (e.g. Phragmatis australis, Scirpus cyperinus). In conclusion, this thesis, in addition to specifically address these three problematic cases, provides a more comprehensive assessment of the processes of natural regeneration of peatland ecosystems and of driving factors. The results have a direct link with the development of tools for the restoration of peatlands and with a deeper understanding of the responses of plants and communities to environmental changes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/33616 |
| Date | 16 February 2019 |
| Creators | Guêné-Nanchen, Mélina |
| Contributors | Rochefort, Line |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xvii, 149 pages), application/pdf |
| Coverage | Territoires du Nord-Ouest, Alberta |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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