Facteurs régissant la croissance des peuplements boréaux du nord du Québec dans un contexte de changements climatiques récents

Marchand, William (2021). « Facteurs régissant la croissance des peuplements boréaux du nord du Québec dans un contexte de changements climatiques récents » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de l'environnement.

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Résumé

Les changements intervenant dans l’environnement, et notamment les modifications dans les moyennes et extrêmes climatiques liées à l’augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique, ont d’ores et déjà des effets mesurables sur les écosystèmes. Les arbres, organismes sessiles et à relativement longue espérance de vie, y sont particulièrement sensibles et constituent par là même d’excellents modèles pour étudier les effets des changements climatiques. Les forêts boréales pourraient être particulièrement affectées par ces changements, qui, à ces latitudes, seront plus rapides et intenses que dans la plupart des autres biomes. Or, le biome boréal est l’un des acteurs majeurs dans le cycle global du carbone. De plus, la forêt boréale au Canada, est une source de nombreux services écologiques, tant en termes de loisirs que de biodiversité et de source de matière premières. Tout bouleversement dans ses capacités de production, et donc dans ses fonctions, pourrait avoir des répercussions sur la disponibilité de l’ensemble de ces services pour les populations humaines. Des prédictions réalistes de la capacité de résilience de cet écosystème forestier boréal aux conditions climatiques futures permettraient une meilleure estimation de sa capacité de production. Il est important d’étudier la manière dont les arbres ont d’ores et déjà répondu aux changements environnementaux intervenus au cours des dernières décennies. Cette thèse a pour objectifs d’étudier les changements intervenus dans la croissance et la physiologie des arbres au cours des dernières décennies, et d’explorer les facteurs environnementaux responsables de ces modifications. L’étude s’est portée sur deux essences conifériennes largement distribuées en Amérique du Nord et d’intérêt commercial, l’épinette noire (Picea mariana) et le pin gris (Pinus banksiana). Nous nous sommes basés sur une base de données issue d’un inventaire forestier. Ces données couvrent un large gradient géographique d’est en ouest de la forêt boréale québécoise nordique et incluent plus de 2000 arbres. Les performances de croissance ont été approximées au moyen des largeurs de cernes annuels. Les paramètres physiologiques des arbres, incluant l’efficience d’utilisation de l’eau et la conductance stomatique, ont quant à eux été approximés en mesurant les rapports isotopiques du carbone et de l’oxygène dans le bois des cernes de croissance. Le premier chapitre explore les relations entre les taux de croissance annuels, les variations inter-annuelles du climat et divers paramètres environnementaux. Ce chapitre a permis de montrer que les deux espèces présentaient une sensibilité différente au climat saisonnier. L’épinette, à l’inverse du pin, est apparue négativement impactée par des étés chauds ayant lieu la saison précédant la formation du cerne. Pour cette espèce, les arbres implantés plus en altitude étaient également négativement affectés par des printemps doux. Cela s’est traduit par des tendances de croissance généralement à la baisse chez l’épinette. Au contraire, la croissance du pin s’est maintenue, ou faiblement améliorée, au cours des trois dernières décennies. Le second chapitre étudie l’impact d’un épisode de sécheresse majeur, ayant eu lieu en 1989 dans notre territoire d’étude, sur la croissance et la physiologie des arbres. Ici, nous avons montré que les arbres réagissaient à des conditions plus sèches que la normale en augmentant leur efficience d’utilisation de l’eau, notamment à travers une diminution de leur conductance stomatique. Une perte de croissance intervenait de façon synchrone à ces modifications physiologiques et perdurait plus longtemps chez l’épinette. Enfin, le troisième chapitre s’est intéressé à l’effet de l’augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique sur l’efficience d’utilisation de l’eau des arbres. Il a été montré que cet effet était fortement amoindri après avoir retiré les tendances liées au développement des arbres et des peuplements. Cet effet était nettement plus important chez l’épinette que chez le pin. Par ailleurs, cet effet CO2 était quasiment inexistant pour les épinettes sur les sites les plus pauvres. L’ensemble de ces résultats laisse entrevoir un stress plus important pour l’épinette que pour le pin. De cela, nous pouvons poser l’hypothèse que l’épinette serait moins bien adaptée que le pin au réchauffement climatique à venir ; en raison notamment de ses particularités morpho-physiologiques. Nos résultats suggèrent également que certains environnements pourraient agir à titre de refuge climatique pour les espèces boréales. Certaines populations pourraient également être déjà mieux adaptées que d’autres à des conditions plus chaudes et sèches. Ces populations pourraient être de bonnes candidates pour des programmes de migration assistée et devraient faire l’objet d’études plus approfondies d’un point de vue génétique (expériences en jardin commun). Nos résultats tendent aussi à recommander un suivi régulier des peuplements d’épinette, incluant ceux sur les sites actuellement productifs sur lesquels les arbres pourraient être largement impactés par les stress climatiques à venir. Nous recommandons également une évaluation et une amélioration des méthodes d’analyse actuellement en vigueur. La vaste gamme d’analyses actuellement utilisées a, potentiellement, un impact sur les conclusions produites et limite la comparabilité des résultats entre études. Au regard de nos résultats, il serait attendu que la productivité des peuplements d’épinette décline au cours du siècle actuel. Les peuplements de pin, au contraire, pourraient demeurer productifs, s’ils maintiennent une bonne régénération sous un cycle de feu plus court (la réponse aux changements du cycle de feux n’a pas été étudiée ici). _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Changements climatiques, Québec, forêt boréale, Picea mariana, Pinus banksiana, dendroécologie, inventaires forestiers, isotopes stables, efficience d’utilisation de l’eau

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF / A.
Directeur de thèse: Girardin, Martin
Mots-clés ou Sujets: Forêts boréales / Productivité / Effets des changements climatiques / Effets de la sécheresse / Effets du gaz carbonique atmosphérique / Croissance / Physiologie / Épinette noire / Pin gris / Conifères / Dendroécologie / Isotopes stables dans la recherche en physiologie végétale / Québec (Province)
Unité d'appartenance: Instituts > Institut des sciences de l'environnement (ISE)
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 22 avr. 2021 12:04
Dernière modification: 22 avr. 2021 12:04
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/14201

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