Soutenance mémoire
Sols et substrat de germination
Caractéristiques de reproduction
Le bouleau jaune atteint sa maturité sexuelle à l’âge de 10 à 40 ans (Robitaille et Roberge 1981) et l’âge de 70 ans est considéré comme optimal pour la production de graines (Erdmann 1990). Les bonnes années de graines ont lieu habituellement à des intervalles de 2 à 3 ans, mais la fréquence des bonnes ou très bonnes années varie dans le temps et selon les régions (Burton et al. 1969; Godman et Mattson 1976; Solomon et Leak 2002). Le bouleau jaune peut produire entre 2. 5 et 12.4 millions de graines par hectare dans les bonnes années de production et jusqu’à 89 millions par hectare dans une année d’excellente production (Gilbert 1965; Gross et Hamden 1968). Au Canada, la majeure partie des graines tombent avec le temps froid du mois d’octobre (Burton et al. 1969). Les graines sont dispersées par le vent et peuvent être transportées jusqu’à 400m sur de la neige glacée (Burton et al. 1969). Les graines de bouleau jaune qui atteignent le sol peuvent germer l’année suivant leur production ou être incorporées dans la banque de graines (Houle 1992). Leur période de viabilité d’environ 2 ans est relativement courte (Houle 1992). Les peuplements de bouleaux jaunes semblent en grande partie dépendants de la production de graines viables pour leur maintien à long terme, car la reproduction végétative n’est pas fréquente comme chez d’autres espèces feuillues (Tremblay et al. 2002). Les semis et les gaules de bouleau jaune se reproduisent par rejets de souche lorsqu’ils sont coupés, mais les plus grosses tiges n’en produisent que très peu (Solomon et Blum 1967; Perala 1974).
Sols et substrat de germination
Le bouleau jaune croît sur une grande variété de sols. Au Michigan et au Wisconsin, il est retrouvé sur des tills glaciaires, des sables délavés, des dépôts lacustres, des dépôts de loess minces et des sols résiduels dérivés de grès, de calcaire, et de roches métamorphiques et ignées (Post et al. 1969). La croissance du bouleau jaune est affectée par la fertilité et la texture du sol, le drainage, la profondeur d’enracinement, l’élévation et l’exposition de la pente (Erdmann 1990). Le bouleau jaune atteint sa croissance optimale sur les loams fertiles bien drainés et les loams sableux avec un drainage moyen dans les ordres podzolique et régosolique et sur des terrains plats ou de pentes faibles (Gilbert 1965).
Les jeunes semis de bouleau jaune sont par contre très dépendants des conditions du lit de germination pour leur survie (Winget et Kozlowski 1965). Le lit de germination idéal semble être un sol possédant une bonne humidité où le sol minéral est mélangé à la matière organique en décomposition (Goodmann et Krefting 1960; Tubbs 1969; Perala et Alm 1990). Cependant dans les peuplements fermés, une grande majorité des semis se développent sur les petits monticules et les troncs en décomposition (Winget et Kozlowski 1965). Cette préférence serait due à la grande quantité d’éléments nutritifs dans ces microsites et à la mince couche de litière (Ruel et al. 1988). Les jeunes semis meurent rapidement lorsqu’ils se développent sur une litière épaisse comme celles des feuilles d’érable, car leurs radicules ne peuvent la traverser (Burton et al. 1969).
Compétition
Pour survivre et croitre jusqu’à la canopée, les bouleaux jaunes juvéniles ont besoin de suffisamment de lumière. L’intensité de lumière pour leur croissance optimale s’élève à environ 45% du plein soleil (Logan 1965; Tubbs 1969; Houle et Payette 1990). Leur survie et leur croissance à long terme sont menacées à moins de 10% de la lumière totale (Kobe et al. 1995). Kobe et al. (1995) ont observé que la mortalité juvénile du bouleau j aune diminue très rapidement avec l’augmentation de l’ intensité lumineuse et que cette mortalité est minimale dès que l’ intensité lumineuse atteint 15 % de la lumière totale. Le bouleau jaune est généralement considéré comme
intermédiaire dans sa tolérance à l’ombre et son habileté compétitive (Baker 1949; Forcier 1975; Kobe et al. 1995). Il est plus tolérant à l’ombre que les autres espèces de bouleaux indigènes comme le bouleau blanc (Betula papyrifera Marsh), mais moins que plusieurs espèces qui lui sont généralement associées comme l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh. ), le hêtre à grandes feuilles (Fa gus grandifolia Ehrh.) et la pruche (Tsuga canadensis (L.) Carr.) (Gilbert 1965). Dans les forêts mixtes situées dans le sud du Québec, la présence d’espèce comme l’érable à sucre et le hêtre qui sont capables d’intercepter la lumière efficacement limite la régénération du bouleau jaune aux sols perturbés et aux trouées (Winget et Kozlowski 1965).
Cependant, dans les forêts mixtes situées plus au nord, l’érable à sucre et le hêtre sont moins abondants ou absents ce qui donne une canopée relativement plus ouverte et une communauté de semis plus ubiquiste (Bouchard et al. 2005). Au Témiscamingue, situé dans la partie sud de notre aire d’étude, Bouchard et al. (2005) ont observé dans une forêt non perturbée que même si la densité de gaules de bouleau jaune est relativement faible (59 tiges/ha), les arbres matures peuvent persister plus de 200 ans dans la canopée et que l ‘accession occasionnelle de gaules à la canopée serait suffisante pour maintenir la population.
Précipitations
Pendant les premières années, les semis de bouleau jaune sont très vulnérables à la sécheresse (Linteau 1948). L’humidité du lit de germination pourrait être plus importante pour la croissance et la survie des jeunes semis que la disponibilité de lumière (Burton et al. 1969). Au niveau historique, Jackson et Booth (2002) ont étudié le rôle de la variabilité climatique de la fin de l’Holocène dans l’expansion du bouleau jaune dans la région à l’ouest des Grands Lacs. Ils suggèrent que l’expansion du bouleau jaune durant cette période pourrait être liée à une augmentation des précipitations qui aurait amélioré le taux de survie des semis du bouleau jaune. Les semis de bouleaux jaunes de deux à trois ans étant très sensibles à des périodes de sécheresse (Goodman et Krefting 1960; Hatcher 1966; Houle 1994).Il a été démontré que le manque de précipitations a un effet important sur la variation de la croissance d’un arbre (Fritts 1976). Durant un été sec, l’eau peut être assez déficiente pour limiter la division cellulaire et les processus d’élargissement des cellules (Fritts 1976). Cependant, les précipitations sont habituellement plus contraignantes à la survie d ‘une espèce dans les régions arides qui correspondent souvent dans l ‘hémisphère nord à la limite sud des espèces (Woodhouse et Meko 1997; Cremaschi et al. 2006). Les quantités de précipitations brutes peuvent ne pas refléter adéquatement la quantité d’eau qui est réellement accessible aux arbres. L’indice de sécheresse utilisé entre autres pour la prédiction du risque des feux de forêt au Canada est un indice qui prend en compte les températures, le temps de l ‘année, la latitude et l ‘accumulation des précipitations sur une longue période. Il permet d’estimer le contenu en eau retenu par la couche d’humus du sol forestier (Turner 1972). Cet indice peut donc être un bon indicateur de la disponibilité en eau pour les arbres.
Température
Puisque cette étude porte sur la limite nordique du bouleau jaune, nous examinerons en particulier les effets potentiels des températures froides sur le cycle de vie de du bouleau jaune.En premier lieu, les températures froides ont le potentiel de limiter la production de graines viables. Ceci peut être expliqué en partie par la résistance au froid relativement faible des bourgeons floraux par rapport aux bourgeons végétatifs chez plusieurs espèces (Sakai et Weiser 1973). La viabilité des graines semble être affectée par les conditions météorologiques durant la pollinisation, la fertilisation et le développement des graines (Erdmann 1990). La distribution du tilleul à petites feuilles (Tilia cordata Mill.), par exemple, est liée à la sensibilité au froid de son tube pollinique (Pigott et Huntley 1980; 1981). Tremblay et al. (2002) ont également démontré l’effet de la latitude et des conditions climatiques, notamment des gelées printanières, sur la production de samares des populations nordiques d’érable rouge. Les gelées sévères qui se produisant durant la floraison diminuent significativement le nombre de samares viables (Tremblay et al. 2002). Chez le bouleau jaune, une étude sur la production de graines sur un gradient d ‘altitude dans le New Hampshire a montré une diminution de la production de graines avec l’augmentation de l’altitude qui est probablement liée à la diminution des températures (O’Donoghue 2004).
Les températures froides peuvent aussi limiter la croissance des arbres de plusieurs façons. Premièrement, la température du cambium qui est relié directement à celle de l’air peut être directement un facteur limitant par son contrôle de la respiration et des processus d’assimilation (Fritts 1976). Les effets directs de la température sur la croissance radiale sont plus souvent observés au début de la saison de croissance lorsque des températures anormalement froides peuvent causer un délai dans le lever de la dormance (Fritts 1976). La saison de croissance écourtée qui en résulte favorisera un cerne plus étroit. Une fois la période de croissance débutée, toute période de températures très froides près de 0°C peut limiter la croissance, mais au fur et à mesure que les températures augmentent d’autres facteurs comme les précipitations deviennent normalement plus limitants (Fritts 1976).
Perturbation
Chez certaines espèces, la correspondance exacte entre la limite de répartition nordique et les conditions climatiques peut être modifiée par l’interaction avec les régimes de perturbation par le feu. Par exemple, la répartition nordique du pin rouge (Pinus resinosa) ne semble pas être déterminée directement par le climat, mais plutôt par le régime de feu (Flannigan et Bergeron 1998). À sa limite nordique, celui-ci est restreint à certaines îles et aux rives des lacs à cause de la protection que ce type d’habitat offre contre les grands feux intenses qui surviennent sur le reste du territoire (Bergeron et Brisson 1990).
Les semis et gaules de bouleau jaune sont tués par les feux de faible intensité (Erdmann 1990). Les arbres matures de bouleau jaune peuvent potentiellement survivre à des feux de faible ou moyenne intensité (Martin 1959; Perala 1987), mais sont probablement vulnérables à des feux de plus forte intensité en raison de la faible épaisseur de l’écorce (Erdmann 1990).
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Table des matières
CHAPITRE I : INTRODUCTION GÉNÉRALE
1.1. Problématique
1.2. État des connaissances
1.2.1. Caractéristiques de reproduction
1.2.2. Sols et substrat de germination
1.2.3. Compétition
1.2.4. Précipitations
1.2.5. Température
1.2.6. Perturbation
1.3. Objectifs de l’étude et hypothèses de travail
CHAPITRE II :ENVIRONMENTAL CONTROLS OF THE NOR THERN DISTRIBUTION LIMIT OF YELLOW BIRCH IN EASTERN CANADA
2.1. Abstract
2.2. Résumé
2.3. Introduction
2.4. Material and Methods .
2.4.1. Study area
2.4.2. Site selection and field sampling
2.4.3. Soil analyses
2.4.4. Statistical analysis of yellow birch regeneration
2.4.5. Dendrochronological analyses ofyellow birch growth
2.4.6. Climate data
2.5. Results
2.6. Discussion
2.6.1. Y ellow birch regeneration and growth along a latitudinal gradient
2.6.2 Speculation on site- vs. domain-level effects on regeneration and growth
2.7 .Conclusion
2.8 .Acknowledgements
2.9 . References
CHAPITRE III :CONCLUSION GÉNÉRALE
BIBLIOGRAPHIE POUR L’INTRODUCTION ET LA CONCLUSION GÉNÉRALE
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