Compétition et coexistence de l'érable à sucre et du bouleau jaune au stade juvénile

Gasser, Dodick (2007). « Compétition et coexistence de l'érable à sucre et du bouleau jaune au stade juvénile » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biologie.

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Résumé

Cette thèse s'intéresse à la compétition et à la coexistence de l'érable à sucre et du bouleau jaune au stade juvénile. Cette thèse s'appuie sur deux modèles conceptuels pour examiner la coexistence de l'érable à sucre et du bouleau jaune : la fluctuation de l'habileté compétitive en fonction de la disponibilité des ressources (différentiation fondamentale des niches) ou la constance dans la performance relative de ces deux espèces (hiérarchie compétitive). J'ai testé ces deux théories selon les gradients les plus susceptibles de mettre en évidence une performance différente de ces deux espèces (taille de la trouée, disponibilité et répartition temporelle de la lumière, la fertilité du sol et la disponibilité en calcium échangeable). Cette thèse comprend trois chapitres. Le premier chapitre s'intitule « Effects of gap size, liming, and competition control on the density, growth and survival of sugar map/e and yellow birch regeneration following selection cutting ». L’objectif principal de cette étude est d’examiner comment la performance relative de l’érable à sucre et du bouleau jaune est affectée par la taille de la trouée, la teneur en calcium échangeable du sol et l’environnement compétitive de sous-bois. Une expérience sur le terrain a été établie dans une érablière à bouleau jaune selon un dispositif factoriel avec 12 combinaisons. Trois tailles d’ouverture du couvert ont été créées à l’automne 2006. Le chaulage et le contrôle de la végétation compétitive ont été appliqués selon deux niveaux : présence/absence. La densité des semis et des gaulis fut déterminée en 2002. La croissance et la mortalité de 1500 individus de chaque espèce furent suivies pendant 36 mois à partir de l’automne 1999. Premièrement, nos résultats démontrent que l’érable à sucre et le bouleau jaune présentent deux stratégies de régénération différentes : la densité de l’érable à sucre est plus élevée que celle du bouleau jaune, tandis que le bouleau jaune se caractérise par une croissance en hauteur plus rapide. Les deux espèces présentent une survie comparable dans la plupart des traitements malgré leur différence de tolérance à l’ombre. Deuxièmement, nous concluons que le bouleau jaune apparaît plus compétitif que l’érable à sucre. De plus, la constance dans la croissance relative de ces deux espèces suggère une hiérarchie compétitive, malgré d’importantes variations de croissance en hauteur et des conditions environnementales contrastantes. Troisièmement, les réponses complexes et inattendues à la suite du chaulage indiquent la nécessité de mener des recherches sur la nutrition minérale et les exigences en calcium échangeable de l’érable à sucre et du bouleau jaune. Finalement, la végétation de sous-bois peut exercer un important effet compétitif sur la croissance du bouleau jaune notamment dans les trouées de taille moyenne et grande en diminuant la disponibilité de la lumière et du nitrate du sol dans les trouées de grande taille. Les effets de la taille de la trouée, du chaulage et du contrôle de la compétition sur le succès de la régénération de ces deux espèces à haute valeur commerciale sont discutés, et des recommandations sylvicoles sont apportées. Le deuxième chapitre s’intitule « Effects of light quantity and variability and soil fertility on the relative competitive ability and dominance of sugar maple and yellow birch seedlings ». L’objectif principal est de déterminer si un renversement dans l’ordre relatif des espèces évalué en terme d’habileté compétitive peut se produire en fonction du niveau de fertilité du sol, de la disponibilité de la lumière et de la distribution temporelle de la lumière. Les différences interspécifiques et les variations des traits fonctionnels en réponse aux changements de disponibilité de la ressource et à la variabilité de la ressource furent également étudiées pour comprendre leur contribution à l’habileté compétitive et à la dominance relative de ces deux espèces. Des semis d’érable à sucre et de bouleau jaune furent cultivés dans une serre pendant deux saisons de croissance selon un dispositif de série de remplacement le long d’un gradient de fertilité du sol et sous trois environnements lumineux contrastants. Nos résultats montrent que le bouleau jaune est plus compétitif que l’érable à sucre dans la plupart des conditions environnementales (à l’exception du niveau de fertilité du sol riche et de l’environnement lumineux "ombragé hétérogène"), mais l’intensité de la compétition interspécifique est minime, indiquant que la performance compétitive de ces deux espèces est approximativement du même ordre. L’habileté compétitive et la dominance relative ne change pas considérablement selon les conditions environnementales (à l’exception de l’environnement lumineux "ombragé hétérogène"), suggérant qu’il n’existe pas de différenciation des niches le long du gradient de fertilité du sol et de disponibilité de la lumière. L’érable à sucre est relativement plus dominant avec un régime de disponibilité de la lumière plus variable. Nous concluons que le résultat de la compétition interspécifique semble plus constant (hiérarchie compétitive), malgré des conditions environnementales contrastantes. Nos résultats sur les traits fonctionnels corroborent les deux stratégies de croissance contrastantes : la croissance de l’érable à sucre est plus conservatrice, tandis que la croissance du bouleau jaune est plus explosive. Finalement, le degré de similarité de l’habileté compétitive et la faible différence de dominance questionne l’importance de la compétition entre l’érable à sucre et le bouleau jaune pour l’explication de la régénération de ces deux espèces dans les érablières à bouleau jaune. Le troisième chapitre s’intitule « Do growth and survival determine the shade tolerance of sugar maple and yellow birch at the juvenile stage? ». L’objectif principal du troisième chapitre est d’observer si les différences interspécifiques de croissance et de survie peuvent expliquer les différences de tolérance à l’ombre des semis et des jeunes gaulis d’érable à sucre et de bouleau jaune. Plus spécifiquement, les objectifs sont, premièrement, de discriminer les érables à sucre et les bouleaux jaunes morts et vivants selon leur taille, leur taux de croissance et la disponibilité en lumière ; deuxièmement, de comparer la réponse de croissance de ces deux espèces à un gradient de disponibilité de la lumière ; troisièmement, d’évaluer si la mortalité est principalement liée à une limitation de la croissance causée par de faibles niveaux de lumière ; et quatrièmement, de déterminer si les individus de petite taille sont plus vulnérables à la mortalité. Nous avons utilisé le site d’étude et le dispositif expérimental du chapitre l car nous avions la possibilité d’étudier la réponse de la croissance de l’érable à sucre et du bouleau jaune le long d’importants gradients de disponibilité de la lumière et de taille des individus. Par ailleurs, les données sur la croissance et la survie nous permettaient d’établir des relations entre le statut de l’individu (mort/vivant), la disponibilité de la lumière reçue et les caractéristiques de croissance de l’individu. Premièrement, nos résultats démontrent que l’érable à sucre et le bouleau jaune ne se différencient pas selon leurs patrons de croissance et de survie le long du gradient de disponibilité de la lumière. Deuxièmement, le bouleau jaune semble plus compétitif que l’érable à sucre puisque le bouleau jaune présente un taux de croissance plus élevé que l’érable à sucre sous toutes les conditions de lumière, même pour des disponibilités très faibles. Finalement, les compromis entre le taux de croissance et la survie, et la taille de l’individu et le taux de croissance ne permettent pas d’expliquer clairement la différence de tolérance à l’ombre de ces deux espèces. En conclusion, les résultats de cette thèse privilégient le modèle de la hiérarchie compétitive comme mécanisme explicatif de la coexistence de l’érable à sucre et du bouleau jaune. Le modèle de la hiérarchie compétitive est en accord avec la stratégie d’exploitation des espèces intolérantes à l’ombre et la stratégie de conservation des espèces tolérantes à l’ombre, la théorie successionnelle des niches, et le mécanisme de l’avantage de la colonisation. Le modèle de la hiérarchie compétitive fournit un outil simple, efficace et puissant pour prédire l’assemblage des espèces forestières. ____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : érable à sucre, bouleau jaune, régénération, trouée, lumière, sol.

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Messier, Christian
Mots-clés ou Sujets: Compétition / Coexistence des espèces / Partage des ressources / Trouées forestières / Érablières / Bouleau jaune / Érable à sucre / Régénération
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département des sciences biologiques
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 11 janv. 2019 09:22
Dernière modification: 11 janv. 2019 09:49
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/12058

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