Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Le manteau neigeux constitue un élément clé des paysages nordiques en hiver et peut affecter les espèces qui y vivent de multiples façons. Les processus hivernaux qui influencent l'écologie des espèces nordiques demeurent mal compris, même si de plus en plus d'études suggèrent qu'ils pourraient jouer un rôle essentiel dans leur cycle annuel. C'est le cas des lemmings, de petits rongeurs arctiques aux fluctuations cycliques de populations, qui demeurent actifs tout l'hiver sous le manteau neigeux. Ces petits mammifères jouent un rôle essentiel dans l'écosystème arctique, comme ils sont la proie principale de nombreux prédateurs retrouvés dans ces régions. Cette thèse examine l'impact de la neige sur les populations de lemmings bruns (Lemmus trimucronatus) et de lemmings variables (Dicrostonyx groenlandicus), les principales espèces retrouvées dans le Haut-Arctique canadien. Plus spécifiquement, cette thèse vise à comprendre l'impact des propriétés physiques de la neige sur (1) l'utilisation des différentes couches du manteau neigeux par les lemmings, (2) leur performance et leur effort déployé pour creuser dans la neige, (3) leur utilisation de l'habitat hivernal, et (4) leurs paramètres démographiques. Nous avions également pour but de contraster les impacts des propriétés physiques de la neige entre les deux espèces de lemmings. Cette étude a pris place à l'île Bylot, au Nunavut, où un suivi à long terme a permis l'utilisation de données provenant d'une série temporelle s'étalant de 2004 à 2022. En caractérisant les tunnels de lemmings dans le manteau neigeux, nous avons trouvé que ceux-ci sont toujours creusés dans la couche basale de givre de profondeur, généralement la couche la plus friable du manteau neigeux arctique. Contrairement à la croyance générale, les tunnels de lemmings sont creusés plus haut que le niveau du sol, tout juste sous une couche de neige plus dure, probablement pour éviter l'effondrement de leurs tunnels et ainsi les réutiliser. Ensuite, en exposant des individus captifs à de la neige de différentes duretés, nous avons montré que les lemmings creusent plus lentement et déploient plus d'effort à creuser dans une neige dure par rapport à une neige plus molle. L'étude de leurs nids d'hiver à travers le paysage nous a permis de mettre en lumière que les lemmings utilisent davantage les habitats où les manteaux neigeux sont plus épais, probablement pour réduire leur coût de thermorégulation. Cependant, l'utilisation préférentielle de ces sites vient souvent avec le compromis de la présence d'une couche basale de plus forte densité, ce qui semble nuire à la reproduction hivernale des lemmings. Nous avons également mis en évidence que les épisodes de pluie-sur-neige et de fonte-regel menant au durcissement de la couche basale de neige influencent négativement la reproduction ainsi que la croissance hivernale des populations de lemmings. Concernant les différences interspécifiques, nous avons trouvé que les lemmings variables sont plus performants à creuser dans la neige comparativement aux lemmings bruns et qu'ils ont un taux de reproduction hivernal plus élevé, appuyant l'hypothèse d'une meilleure adaptation à la vie hivernale. En somme, mes travaux soutiennent l'idée qu'un durcissement du manteau neigeux est néfaste pour les populations de lemmings, principalement en diminuant leur capacité à se reproduire en hiver, ce qui pourrait entraîner des répercussions sur leurs principaux prédateurs. Dans un contexte où les changements climatiques menacent de perturber le manteau neigeux, il est nécessaire d'approfondir notre compréhension de ses interactions avec les espèces nordiques. En fournissant des évidences quant à l'influence des propriétés physiques du manteau neigeux sur la thermorégulation et sur la locomotion des espèces nordiques, ma thèse contribue significativement à l'avancement des connaissances en écologie hivernale. / The snowpack constitutes a key element of Nordic landscapes in winter and can affect the species inhabiting them in various ways. Winter processes influencing the ecology of Nordic species remain poorly understood, even though an increasing number of studies suggest that they might play a crucial role in their annual cycle. This is the case for lemmings, small Arctic rodents with cyclic population fluctuations, which remain active throughout the winter under the snowpack. These small mammals play a vital role in the Arctic ecosystem as primary prey of numerous predators in the region. This thesis aims to elucidate the impact of snow on populations of brown lemmings (Lemmus trimucronatus) and collared lemmings (Dicrostonyx groenlandicus), the main species found in the Canadian High Arctic. More specifically, this thesis examines the impact of snow physical properties on (1) lemming use of the different snow layers; (2) their efficiency and effort to dig in the snow; (3) their winter habitat use; and (4) their demographic parameters. We also aimed to contrast the impact of snow properties between the two lemming species. This study took place on Bylot Island, Nunavut, where a long-term monitoring provided a time series data spanning from 2004 to 2022. By characterizing lemming tunnels within the snowpack, we discovered that they are consistently dug in the basal depth hoar, typically the softest layer of the arctic snowpack. Contrary to common belief, tunnels are excavated slightly above ground level, just beneath a harder snow layer, likely to prevent tunnel collapse and facilitate reuse. Then, in an experiment in which we exposed captive individuals to snow of varying hardness, we found that lemmings decrease their digging speed and increase their digging effort in hard snow compared to softest snow. The study of their winter nests across the landscape allowed us to highlight that lemmings use habitats where snowpacks is deeper, likely to reduce their thermoregulation costs. However, preferential use of these sites often comes at the cost of a denser basal snow layer, which appears to hinder the winter reproduction of lemmings. We also demonstrated that rain-on-snow and melt-freeze events leading to a hardening of the basal snow layer negatively impact winter reproduction and population growth of lemmings. Regarding interspecific differences, we found that collared lemmings are better at digging in the snowpack compared to brown lemmings and that they have a higher winter reproductive rate, which supports the hypothesis of a better adaptation to winter conditions. In summary, my work supports the idea that a hardening of the snowpack is detrimental to lemming populations, primarily by reducing their ability to reproduce in winter, which could have implications for their main predators. In a context where climate change threaten to disrupt the snowpack, it is essential to deepen our understanding of its interactions with Nordic species. By providing evidence of an influence of physical properties of the snowpack on thermoregulation and locomotion of Nordic species, my thesis significantly contributes to advancing our knowledge on winter ecology.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/130904 |
| Date | 18 December 2023 |
| Creators | Poirier, Mathilde |
| Contributors | Gauthier, Gilles, Dominé, Florent |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxxii, 224 pages), application/pdf |
| Coverage | Nunavut Bylot, Île. |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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