Guillaume

Mon projet de doctorat: Origine et dynamique des populations subalpines d'épinette blanche
Les peuplements d’épinette blanche (Picea glauca) ont une répartition discontinue dans l’est de l’Amérique du Nord. Bien que l’épinette blanche soit une espèce compagne relativement commune dans les sapinières méridionales, ses peuplements purs se trouvent soit à la limite des arbres le long de la côte est de la Baie d’Hudson et de la côte du Labrador, soit sur les hauts sommets des massifs montagneux. Par exemple, sur les sommets de la région de la Manicouagan (Monts Otish, Montagnes Blanches et Monts Groulx), les populations subalpines d’épinette blanche forment la limite des arbres, alors que sur les versants croissent de petites sapinières à travers la pessière d’épinette noire qui représente la matrice forestière régionale. Parfois les pessières d’épinette blanche subalpines sont pures et représentées exclusivement par de jeunes arbres, donnant l’impression d’une colonisation récente. D’autres fois, elles forment des peuplements à l’équilibre à structure inéquienne et une richesse spécifique accrue. Les mécanismes écologiques pouvant expliquer cette répartition discontinue et la variabilité de la structure d’âge des peuplements demeurent encore mal compris. L’objectif de la thèse est de déterminer l’origine passée et la dynamique actuelle des populations d’épinette blanche subalpines sur les sommets de la région de la Manicouagan. Nous émettons l’hypothèse que l’épinette blanche s’est établie dans cette région alors qu’elle était une espèce compagne dans le domaine de la sapinière qui, à une autre époque au cours de l’Holocène, devait s’étendre jusqu’à cette latitude. Par des processus écologiques qui seront identifiés, la sapinière s’est retirée et l’épinette blanche qui était présente a formé les populations subalpines aujourd’hui observées. Les pessières d’épinette blanche seraient donc un reliquat d’une zone de végétation (la sapinière) aujourd’hui déplacée à des latitudes méridionales. Les méthodes suivantes permettront de tester l’existence d’une sapinière aujourd’hui disparue des sommets, grâce à une approche multidisciplinaire. 1.Les marqueurs génétiques permettront de définir la phylogéographie de l’épinette blanche par la distance génétique entre les épinettes blanches des populations des sommets et celles présentent dans la sapinière boréale méridionale. 2.Une analyse paléoécologique nommée pédoanthracologie (l’analyse des charbons des sols) où l’identification taxonomique, les assemblages botaniques et la datation au 14C permettront de définir respectivement la composition spécifique, l’abondance relative des espèces et la date des incendies. Ainsi, la chronologie des feux et l’historique de composition de la végétation forestière in situ seront reconstitués. 3. Enfin, des analyses démographiques telles que la structure d’âge des arbres et la dendroécologie serviront à définir les mécanismes de colonisation des sommets par l’épinette blanche le long des versants. On s’attend à observer une avancée post-glaciaire de l’épinette blanche en même temps que la sapinière boréale, mise en évidence par les marqueurs génétiques. Sur les sommets, on s’attend à ce que les analyses paléoécologiques mettent en évidence une dynamique liée à une diminution de l’intensité et de la fréquence des feux de forêt en altitude reliée à l’effet orographique : les massifs montagneux recevant davantage de précipitations, les incendies sont moins fréquents, ce qui permet l’établissement de la sapinière au détriment de la pessière d’épinette noire. Ce peuplement forestier mieux adapté au feu est donc déplacé vers le pied des montagnes plus sec et donc plus sujet aux incendies. Enfin, on s’attend à observer les mécanismes du tri écologique dans la sapinière par les analyses démographiques le long des versants. L’épinette blanche, plus tolérante aux climats extrêmes, semble être la première colonisatrice des sommets et avoir la capacité de s’établir dans des conditions adverses à la croissance du sapin. Une avancée relativement récente des peuplements purs d’épinette blanche pourrait être reliée à un climat plus clément au cours des dernières décennies. De tels patrons à l’interface de milieux subalpins sont généralisés en Amérique du Nord. Nous prenons à témoin la dynamique de l’épinette blanche dans la région de Manicouagan pour inférer des mécanismes pouvant être généralisés pour décrire les grands changements de zones de végétation au cours de l’Holocène. ------------------------------------------------------------ -------------------------------------------- My PhD project: Origin and population dynamics of subalbine white spruce stands
White spruce (Picea glauca) stands possess a unique distribution in eastern North America. They are found at the tree limit along the eastern coast of Hudson Bay, as well as along the coast of Labrador. In addition, stands are found at the altitudinal tree limit of the high summits in the mountainous regions of Manicouagan (Monts Otish, Monts Groulx and Montagnes Blanches, and the Chics-Chocs in Gaspésie). White spruce is also a relatively abundant companion species found in the southernmost balsam fir (Abies balsamea) forests. Subalpine populations of white spruce form the treeline in the high summits of the Manicouagan region. The bare summits above the treeline are characterized by an alpine tundra with krummholz forms of both white and black spruce (Picea mariana). On the flanks of these mountains some balsam fir stands grow amongst the black spruce forests, which represent the regional forest matrix. The subalpine white spruce stands possess several forms. Some stands are pure and are represented exclusively by young trees, giving the impression of a recent colonization. Other populations form equilibrium stands with a greater species richness and several different tree age classes. The objective of this thesis is to determine both the historical origin and current dynamics of the subalpine white spruce located on the high summits in the Manicouagan region. We hypothesize that the subalpine stands dominated by white spruce are the result of an ecological sorting (by ecosystem processes that will be identified and analyzed) within the boreal fir forests where white spruce is well-established but generally in lower abundance. Several multidisciplinary methods will be used to test this hypothesis. Genetic markers will be used to determine the phylogeography of the species by analyzing the genetic distance between white spruce populations of the high summits and those within the boreal fir forests. Paleoecological techniques, charcoal analysis, and 14C dating will be used to determine the composition and relative abundance of species along with the date of fire events. This will permit an in situ reconstruction of the fire chronology and the development of the post-fire forest vegetation through time. Finally, analyzing the age structure of both living and dead trees along with their tree rings will aid in determining the mechanisms that white spruce use to colonize the high summits from the lower slopes. The results of the genetic markers analysis should show that the post glacial advance of white spruce occurred simultaneously with the expansion of the boreal fir forest. At the elevation of the high summits, the paleoecological analysis should show a reduction in the intensity and frequency of forest fires with altitude related to the orographic effect. The high summits of the massifs receive more precipitation that corresponds to less frequent fires, resulting in the establishment of balsam fir forests to the detriment of black spruce forests. The black spruce forests, which are better adapted to fire, are thus displaced to the foot of the mountains, which are drier and more prone to fire. White spruce, which are probably more tolerant to extreme climates, appear to be the first species to colonize the high summits and have the capacity to establish in conditions that are adverse to the growth of balsam fir. A relatively recent advance of pure white spruce stands could be related to a more clement climate over the last few decades. ------------------------------------------------------------ --------------------------------------- Publications:de Lafontaine, G., Houle, G. 2007. Species richness along a production gradient: a multivariate approach. American Journal of Botany 94: 79-88.
de Lafontaine, G. 2005. Protocole de suivi des populations d'aster du Saint-Laurent, Symphyotricum laurentianum, aux ÃŽles-de-la-Madeleine. Canadian Field-Naturalist 119 (4): 556-568.
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