Diversité et phénologie des communautés végétales de milieux humides.

Rheault, G. (2021). Diversité et phénologie des communautés végétales de milieux humides. [Thèse universitaire]

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Résumé

La perte de biodiversité et les changements climatiques observés à l’échelle globale ont alimenté l’implantation d’un grand nombre de programmes de suivis ayant pour objectif de comprendre les impacts de ces changements sur les écosystèmes. Plusieurs de ces programmes de suivis sont récents ou ont été réalisés sur de courtes périodes de temps ce qui soulève des questionnements quant à la possibilité d’obtenir un portrait réaliste de l’état de la biodiversité au sein des écosystèmes. Le verdissement est un trait fonctionnel associé à la réponse phénologique des plantes qui contrôle la dynamique de plusieurs fonctions écosystémiques et qui est sensible aux variations du climat. L’influence de la diversité végétale sur la phénologie des communautés végétales demeure encore peu documentée. Une meilleure compréhension de cette relation pourrait permettre de mettre en lumière comment la diversité végétale joue un rôle dans la dynamique saisonnière des communautés végétales et dans la mitigation des impacts des changements globaux. Les questions abordées dans cette thèse sont donc directement orientées sur ces deux axes soit : la variabilité spatiale et temporelle de la diversité, son influence sur notre interprétation de l’état de la biodiversité et sur la phénologie de croissance des communautés végétales au sein des milieux naturels.

Dans le cadre de cette thèse, nous avons mis en place un réseau de suivi automatisé de la végétation des milieux humides (SAuVER). Ce réseau nous a permis de suivre la phénologie et la diversité végétale dans 118 communautés végétales réparties dans 5 milieux humides le long d’un gradient latitudinal s’étendant du lac Saint-Pierre à la côte est de la Baie d’Hudson pendant quatre ans. Dans chacun des milieux humides, 20 à 30 communautés végétales ont été sélectionnées sur une superficie restreinte de manière à maximiser le gradient de diversité végétale et à minimiser les différences de conditions environnementales auxquelles étaient exposées ces communautés. Dans le chapitre I, les données issues de ce réseau nous ont permis de nous pencher sur la contribution relative de la diversité végétale et des conditions environnementales sur la phénologie des communautés végétales de milieux humides. Nous avons montré que les conditions environnementales exerçaient un contrôle plus important sur le début de la période de verdissement et contribuaient à la convergence de réponses des communautés végétales présentes au sein d’un même milieu humide, contribuant ainsi aux différences de réponse entre les milieux humides et entre les années. Au contraire, nous avons montré que la diversité végétale exerçait un contrôle sur la fin de la période de verdissement, favorisant la divergence et une asynchronie de réponses au sein de chacun des milieux humides. Cette asynchronie de réponse entre les communautés a eu pour effet de réduire la différence dans la fin de la saison de verdissement entre les milieux humides et entre les années. Nous avons également montré que l’asynchronie de réponses observée était principalement associée à la diversité d’assemblage d’espèces et non à la richesse en espèce qui s’est avérée être un mauvais indicateur de la phénologie du verdissement des communautés végétales de milieux humides. Finalement, nous avons montré que la durée de la période de verdissement des communautés végétales de milieux humides était le résultat des forces opposées entre l’effet déstabilisant des conditions environnementales et l’effet stabilisant de la diversité végétale. Notre étude souligne donc l’importance de réorienter les efforts de conservation pour s’assurer de conserver la diversité d’assemblage d’espèce au sein des écosystèmes plutôt que le nombre d’espèces pour s’assurer que les milieux humides soient aptes à faire face aux changements globaux. Dans le chapitre II, nous nous sommes intéressés à la relation entre la richesse en espèce, le nombre de patrons de verdissement au sein des communautés végétales de milieux humides et la durée de la période de verdissement de ces communautés. Nous avons développé un indice nous permettant d’estimer le nombre de patrons de verdissement présents dans chacune des communautés basées sur la décomposition en valeur singulière (angl. : Singular value decomposition; SVD) que nous avons appliqué aux séries temporelles de croissance issues du réseau de suivi. Cet indice s’est avéré efficace pour estimer le nombre de patrons de verdissement bien qu’il avait tendance à sous-estimer le nombre réel de patrons. Nous avons montré que la richesse en espèce avait une influence négligeable sur le nombre de patrons de verdissement ainsi que sur la longueur de la période de verdissement des communautés suivies. Par contre, nous avons montré que le nombre de patrons de verdissement observé au sein de chacune des communautés était positivement relié à la durée de la période de verdissement. La richesse en espèce est donc un mauvais indicateur de la diversité de réponses phénologique dans les communautés végétales de prairie humides. L’absence de relation entre le nombre d’espèces présentes, le nombre de patrons de verdissement et la durée de la période de verdissement suggère l’importance de l’identité des espèces et leur réponses phénologiques en tant qu’indicateurs de la durée de la période de croissance. Dans le chapitre III, nous nous sommes intéressés à la précision de la mesure de la richesse en espèce et à son influence sur notre capacité à détecter un changement dans le nombre d’espèces présentes au sein des communautés végétales. Encore une fois, nous avons eu recours aux données issues du réseau SAuVER mais nous avons comparé la précision des mesures prises dans les communautés végétales avec les mesures prises dans les communautés d’oiseaux. Ainsi, nous avons quantifié la variabilité dans la richesse en espèces sur une période de 4 années consécutives dans les communautés de plantes et d’oiseaux et l’avons utilisé comme une mesure de la précision de la richesse en espèce. Par la suite, à l’aide d’une approche par simulation, nous avons déterminé combien d’années il faudrait pour détecter la perte d’une seule espèce et nous avons dans un deuxième temps déterminé le nombre d’espèces qu’il faudrait perdre sur une période de 10 ans pour détecter une diminution dans la richesse en espèce. Nos résultats suggèrent une moins bonne précision de la mesure de la richesse en espèce dans les communautés d’oiseaux. Nos résultats montrent également qu’il faudrait plus d’une décennie pour détecter une diminution d’une espèce dans les communautés de plantes et d’oiseaux et qu’il faudrait perdre plus de trois espèces de plantes et 8 espèces d’oiseaux sur une décennie dans la majorité des communautés pour être en mesure de détecter une tendance en considérant la précision de la mesure de la richesse en espèces. Nos résultats suggèrent que, même dans les communautés végétales, il faut être prudent dans l’interprétation des tendances dans la richesse en espèce dans les différents réseaux de suivi existants depuis peu de temps ou ayant effectué le suivi des communautés sur une trop courte période. Nos résultats suggèrent également de considérer la précision de la mesure la richesse en espèces lors de la planification des ressources nécessaires au maintien des programmes de suivis sur des périodes de temps suffisamment longue pour être en mesure de détecter ces changements. Cette thèse aura contribué à améliorer nos connaissances sur la variabilité spatiale et temporelle de la richesse en espèces et son influence sur le fonctionnement des milieux naturels. Plus précisément, cette thèse a permis de montrer que la relation positive observée entre la richesse en espèces et le fonctionnement des écosystèmes, dans d’autres systèmes expérimentaux sous conditions contrôlées, n’était pas généralisable dans le temps et l’espace. Nous avons également mis en lumière les contraintes associées à la stochasticité dans les processus d’assemblage et l’imprécision de la mesure de la richesse en espèce dans la détection de tendances temporelles de la biodiversité. Cette thèse a donc permis de montrer les limitations de la richesse en espèces en tant qu’indicateur du fonctionnement des milieux naturels et de l’état de la biodiversité. Nous avons également montré pour la première fois que l’asynchronie entre les communautés végétales de milieux humides permettait de contrebalancer l’effet des variations spatiale et temporelle du climat et des conditions édaphiques en stabilisant la phénologie du verdissement des milieux humides. Nous avons également développé un nouvel indice de diversité fonctionnelle basé sur le nombre de patrons de verdissement observés au sein des communautés végétales de milieux humides. Parmi les forces de l’indice, il est indépendant de l’identité des espèces présentes et est un meilleur indicateur de la phénologie du verdissement que la richesse en espèces. Finalement, cette thèse aura permis de montrer la pertinence des réseaux de suivi automatisé et de l’imagerie numérique pour étudier la variabilité spatiale et temporelle de la biodiversité et les relations entre la biodiversité et le fonctionnement des milieux naturels.

Type de document:	Thèse universitaire
Nombre de pages:	175
Éditeur:	Université du Québec à Trois-Rivières
Lieu de publication:	Trois-Rivières (Québec)
Mots-clés libres:	Phénologie des plantes, Communautés, Richesse en espèces, Milieux humides, Imagerie numérique, Patrons de verdissement, Asynchronie, Stabilité, Suivi des écosystèmes
Sujets:	1. Laboratoire de développement durable > 1.7. Environnement, écologie, écosystème 3. Végétation, milieux humides 8. Impacts et monitoring > 8.2. Études de suivi 8. Impacts et monitoring > 8.5. Télédétection, photos aériennes, satellites, radiation UV 9. Nouvelles pressions > 9.1. Changement climatique
Date de dépôt:	06 mai 2025 18:18
Dernière modification:	06 mai 2025 18:18
URI:	https://belsp.uqtr.ca/id/eprint/1666

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