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Dynamique des populations subalpines d'épinette blanche
Direction :
Serge Payette 

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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.

Publications

De Lafontaine, G. et S. Payette. Long-term fire and forest history of subalpine balsam fir (Abies balsamea)and white spruce (Picea glauca) stands in eastern Canada inferred from soil charcoal analysis. The Holocene (sous presse).

de Lafontaine, G. & S. Payette, 2011. Shifting zonal patterns of the southern boreal forest in eastern Canada associated with changing fire regime during the Holocene. Quaternary Science Reviews 30, 867-875.

de Lafontaine, G. & S. Payette, 2010. The Origin and Dynamics of Subalpine White Spruce and Balsam Fir Stands in Boreal Eastern North America. Ecosystems,13: 932-947.

de Lafontaine, G., Turgeon, J. Payette, S., 2010. Phylogeography of white spruce (Picea glauca) in eastern North America reveals contrasting ecological trajectories. Journal of Biogeography, 37: 741-751.


de Lafontaine, G., Houle, G. 2007. Species richness along a production gradient: a multivariate approach. American Journal of Botany 94: 79-88.