Changements climatiques dans la forêt boréale de l'est de l'Amérique du Nord

Changements climatiques dans la forêt boréale de l’est de l’Amérique du Nord

Discussion

Expansion postglaciaire du Thuja

La migration postglaciaire de Thuja occidentalis a progressé du sud vers le nord, probablement à partir d’un refuge glaciaire dans l’est américain comme ce fut le cas pour Picea glauca (de Lafontaine et al. 201 0) etPinus banksiana (Godbout et al. 2005). Pour une même latitude, les sites de la ceinture d’argile ont été colonisés plus tôt que ceux plus à l’est, sur des dépôts mieux drainés et moins riches en carbonates. L’humidité plus élevée des sols de la ceinture d’argile est associée à des fréquences de feux plus faibles que plus à l’est dans le nord de la forêt boréale (Gauthier et al. 2015). Le Thuja étant mal adapté aux fréquences de feux élevées (Bergeron et Dansereau 1993; Denneler et al. 2008), cela pourrait expliquer la colonisation plus rapide de la ceinture d’argile. De plus, le Thuja est souvent associé aux sites riches en carbonates (Liu 1990), comme les dépôts de la ceinture d’argile (Veillette et al. 2004). Il est par ailleurs intéressant de noter que, suite à l’expansion maximale du Thuja entre 7000 et 4000 ans cal. BP, l’espèce s’est maintenue principalement sur la ceinture d’argile. Cela pourrait s’expliquer par les fréquences de feux plus faibles sur la ceinture d’argile (Gauthier et al. 20 15) ou par l’abondance initiale plus élevée de Thuja dans cette zone. Ces résultats renforcent l’hypothèse émise par Paul et al. (2014) selon laquelle le régime de feu est plus important que la teneur en carbonates du sol ou que le climat pour expliquer le patron de répartition du Thuja à sa limite nordique. En effet, plusieurs populations
marginales de Thuja sont situées en bordure de lacs ou sur des escarpements rocheux, c.-à-d. à des endroits relativement à l’abri du feu (Matthes et al. 2008; Denneler et al. 2008). D’autres espèces boréales ont une répartition contrôlée principalement par les perturbations (Lozon et Maclsaac 1997; Rupp et al. 2000; Asselin et al. 2003).

Les diagrammes polliniques des sites les plus au nord et à l’est (lac Nano, lac Marie Eve et lac CH2) ont peu de niveaux présentant des pourcentages polliniques de Thuja supérieurs à 0,41 % et, lorsque les pourcentages sont supérieurs à la valeur seuil, leurs valeurs demeurent faibles (Annexe 1). Les relevés de végétation effectués dans ces régions par France Oris et son équipe ne révèlent pas la présence de Thuja actuellement (France Oris, communication personnelle). Il se pourrait donc que les quelques occurrences de pourcentages polliniques au-delà du seuil de présence soient dus au transport à longue distance de grandes quantités de pollen, possiblement par des courants de convection causés par des incendies forestiers (Pisaric 2002), ou lors d’épisodes de systèmes de très basse pression atmosphérique (Campbell et al. 1999). Le Thuja n’aurait donc peut-être jamais été présent à ces sites. Le site CH2, près de Chibougamau, ne présente aucun pourcentage supérieur à 0,41 % depuis plus de 2000 ans. Pourtant, les relevés de végétation du Service canadien des forêts et les modélisations de Beaudoin et al. (20 13) semblent montrer une présence de Thuja à l’est de la ceinture d’argile. Il s’agit vraisemblablement d’individus ou d’îlots épars dont la faible abondance ne laisse pas de trace dans les diagrammes polliniques.

L’analyse des variations holocènes des pourcentages polliniques des principales espèces arborescentes de la forêt boréale de 1 ‘est de 1’ Amérique du Nord montre que le Thuja présente une dynamique singulière sur l’ensemble de la région étudiée. Quel que soit le changement (expansion ou déclin), 1 ‘amplitude est plus marquée pour Thuja que pour les autres espèces. Ces résultats confirment ceux d’études précédentes sur la migration postglaciaire de Thuja (Liu 1990; Richard 1993; Payette 1993). De plus, Thuja est la seule espèce dont les pourcentages polliniques sont en déclin constant depuis environ 3000 ans, et ce, dans les trois régions étudiées. La composition des espèces dominantes ne change pas – peu d’espèces disparaissent ou apparaissent (sauf pour les sites les plus au nord)- mais leurs abondances relatives varient. Lorsqu’on s’attarde aux régions plus nordiques, les feux sont généralement plus grands que dans le sud de la forêt boréale (Hély et al. 20 10). Ceci pose plus de problèmes pour la régénération des espèces comme le Thuja, qui a besoin de territoires refuges avec des individus matures vivants pour pouvoir recoloniser le milieu, comme A bi es balsamea (Asselin et al. 2001), mais contrairement à Pinus ou Picea qui possèdent des cônes sérotineux ou semi-sérotineux favorisant la dispersion des graines (Burns et Honkala 1990). Le Thuja est par conséquent plus sensible aux changements environnementaux que les autres espèces (amplitudes plus marquées) et l’espèce semble également moins résiliente (déclin continu vs remontée pour les autres espèces).

Thuja etAbies, «pareils, mais différents»

Dans l’est de l’Amérique du Nord, Abies et Thuja sont souvent considérés ensemble, en tant qu’espèces typiques des peuplements de fin de succession en forêt boréale mixte. Les deux espèces sont tolérantes à l’ombre mais intolérantes aux feux (Burns et Honkala 1990) et requièrent la présence d’individus survivants après un incendie pour recoloniser les sites (Asselin et al. 2001 ). Or, les variations polliniques holocènes de Thuja et Abies présentent des patrons nettement différents. Bien que les deux espèces semblent avoir profité des conditions climatiques favorables de l’Hypsithermal, associées dans certaines régions à des fréquences de feux plus faibles (Richard 1995; Carcaillet et Richard 2000; Ali et al. 2008), le Thuja en aurait profité davantage et plus tôt, alors que le sapin aurait maintenu son abondance jusqu’au Néoglaciaire, pendant que le Thuja déclinait. Dans la période récente, 1′ optimum climatique médiéval, associé à des fréquences de feux plus élevées (Hunt 2006; El-Guellab et al. 2015), ainsi que le Petit Âge glaciaire qui a suivi semblent avoir accentué le déclin du Thuja, alors que le sapin serait parvenu à se maintenir. Lorsque l’intervalle de retour des feux est long(> 250 ans), Abies et Thuja sont également favorisés, mais lorsque l’intervalle entre les feux est plus court(< 250 ans), Thuja est pratiquement absent alors que Abies arrive à se maintenir (Bergeron 1998).

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Table des matières

LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
RÉSUMÉ
CHAPITRE l
INTRODUCTION GÉNÉRALE
1.1 La forêt boréale
1.2 Les incendies de forêt
1.3 Historique holocène de la forêt boréale de l’est de l’Amérique du Nord
1.4 Changements climatiques dans la forêt boréale de l’est de l’Amérique du Nord
1. 5 Importance des conditions édaphiques et des interactions biotiques
1.6 Objectif, hypothèse générale et démarche
CHAPITRE Il
DYNAMIQUE HOLOCÈNE DU THUJA OCCIDENTALIS L. DANS LA PARTIE NORD DE SON AIRE DE RÉPARTITION
2.1 Résumé
2.2 Introduction
2.3 Matériel et méthodes
2.3.1 Aire d’étude
2.3.2 Données polliniques
2.3.3 Historique holocène des principaux taxons arborescents
2.4 Résultats
2.4.1 Dynamique holocène de Thuja
2.4.2 Historiques holocènes des principaux taxons arborescents
2. 5 Discussion
2.5.1 Expansion post-glaciaire du Thuja
2.5.2 Thuja etAbies, « pareils, mais différents»
2.6 Conclusion
2.7 Références citées
CHAPITRE III
CONCLUSION GÉNÉRALE
ANNEXE A
BIBLIOGRAPHIE GÉNÉRALE