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We investigate the near-wake flow of an Ahmed body which is characterized by switches between two asymmetric states that are mirrors of each other in the spanwise direction. The work focuses on the relationship between the base pressure distribution and the near-wake velocity field. Using direct numerical simulation obtained at a Reynolds number of 10000 based on incoming velocity and body height as well as Bonnavion and Cadot's experiment (Bonnavion et al. 2018), we perform Proper Orthogonal Decomposition (POD) of the base pressure field. The signature of the switches is given by the amplitude of the most energetic, antisymmetric POD mode. However switches are also characterized by a global base suction decrease, as well as deformations in both vertical and lateral directions, which all correspond to large-scale symmetric modes. Most of the base suction reduction is due to the two most energetic symmetric modes. Using the linear stochastic estimation technique of Podvin et al. 2018, we show that the large scales of the near-wake velocity field can be recovered to some extent from the base pressure modes. Conversely, it is found that the dominant pressure modes and the base suction fluctuation can be well estimated from the POD velocity modes of the near-wake., Comment: 34 pages, 12 figures

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Nous nous proposons d’étudier numériquement une géométrie étudiée dans le cadre du GDR Contrôle des Décollements, soit une plaque plane avec une rampe descendante, avec ou sans contrôle. Des simulations sont menées en 3D à l’aide d’un code incompressible qui utilise la formulation vitesse-tourbillon des équations de Navier-Stokes. Les écoulements à haute vitesse sont pris en compte à l’aide d’un modèle de sous-maille associée à la Simulation des Grandes Echelles (LES), le modèle d'échelles mixtes. La partie solide de la géométrie est calculée par pénalisation avec une méthode aux frontières immergées. Le maillage est alors cartésien et l’écoulement à l’intérieur du solide imposé à vitesse nulle. Le calcul du vecteur tourbillon aux frontières demande un soin particulier. Le contrôle peut être activé localement à la paroi et mimer les techniques d’aspiration (ou soufflage) ou de jets synthétiques. Nous associons ici dans un nouveau code des techniques présentes au LIMSI dans deux versions de ce code 3D incompressible, soit une version utilisée précédemment à nombres de Reynolds élevés pour simuler des écoulements externes (libres ou autour d’obstacles), avec ou sans contrôle, et une seconde version utilisée pour simuler des écoulements à des nombres de Reynolds plus raisonnables autour d’obstacles calculés par méthode de pénalisation. Un cas proche de la géométrie de référence est modélisé et les premiers essais sont effectués en petit 3D avec et sans contrôle par aspiration. Les objectifs de ce contrôle sont d’une part d’influencer la topologie de la recirculation au niveau de la rampe et d’autre part de réduire la trainée. Par la suite, d'autres cas seront simulés avec des dimensions plus réalistes par rapport à l'expérience de référence et des nombres de Reynolds plus élevés.

La hausse de l’urbanisation et la hausse d’introduction des espèces exotiques qui l’accompagne sont parmi les plus grands risques pour la biodiversité. Les espèces exotiques peuvent non seulement affecter la diversité alpha et réduire les populations d’espèces indigènes, mais également entrainer des changements de la biodiversité bêta. Toutefois, ces phénomènes sont complexes et la littérature sur le sujet présente des résultats variés. C’est pourquoi le but de cette recherche est d’étudier l’influence des espèces exotiques et envahissantes sur la diversité alpha et bêta de 61 boisés urbains de la grande région de Montréal. Nos résultats ont montré que les espèces envahissantes ont un effet plus grand que les espèces non envahissantes sur la diversité alpha. Elles sont toutes deux associées à une hausse de la richesse totale et de la diversité alpha. Toutefois, une hausse du couvert des espèces envahissantes est associée à une diminution de la richesse et du couvert des espèces indigènes. Nos résultats ont également montré qu’un grand couvert en espèces envahissantes provoque des changements significatifs de la diversité bêta en réduisant la différence entre les sites. À l’opposé, lorsque la richesse en espèces exotiques est grande, nous avons observé une différenciation en espèces indigènes qui serait expliquée par la diminution de leur richesse. Pour finir, nous avons constaté que les espèces exotiques et envahissantes sont associées à un changement significatif de la composition en espèces. Nos résultats suggèrent que les espèces exotiques, tout particulièrement les espèces envahissantes, sont associées à des changements importants de la diversité des boisés urbains. Toutefois, des études supplémentaires sont nécessaires pour confirmer si elles sont responsables de ces changements ou simplement le symptôme de perturbations sous-jacentes., Urbanization and exotic species introduction associated with it are among the most important causes of the current biodiversity crisis. These disturbances are associated with a decrease in native species alpha diversity and with changes in beta diversity worldwide. However, those changes are complex, and studies on this subject show mixed results. Consequently, the impact of exotic species on native flora is still up for debate. In this context, we aimed to study the relationship between exotic and invasive species on the diversity of 61 forest patches in the Metropolitan region of Montreal. Our analysis showed that invasive species had slightly more impact on native diversity than non-invasive ones. However, the effects of invasive and non-invasive species were similar. They both added to the total richness, and their richness was associated with an increase of alpha diversity. They were also associated with a decrease in native species cover and the invasive species with a reduction of native richness. We also found that a high cover in exotic species, especially invasive ones induced homogenization in urban forest patches. However, at high richness, they tend to induce differentiation in native species beta diversity, caused by a decrease in native species richness. Finally, we found that exotic species induce significant changes to the species composition of the forest patches. Our results suggest that exotic species, especially invasive ones, are associated with significant changes in urban forest diversity. However, further research is needed to verify if they are direct actors in those changes or symptoms of underlying disturbances.

L’objectif de ce mémoire était d’évaluer l’influence de la latitude, de variables abiotiques et du type de tourbières (bog ou fen) sur la diversité des plantes vasculaires et des bryophytes. Des inventaires ont été réalisés dans 380 tourbières du nord-ouest du Québec (49° à 55° N). Les effets de la latitude, de la continentalité, du climat et de variables abiotiques locales sur la diversité α (richesse spécifique et dispersion fonctionnelle), la diversité β (indices LCBD) et la composition ont été évalués pour les deux groupes de plantes. La diversité α des bryophytes augmentait vers le nord, alors que la diversité α des plantes vasculaires présentait des patrons différents dans les bogs et les fens en réponse à la latitude. Il y avait une homogénéisation taxonomique et fonctionnelle vers le nord pour les deux groupes de plantes et dans les deux types de tourbières. Les variables environnementales avaient des effets différents sur les deux groupes de plantes, dépendamment de l’indicateur de biodiversité utilisé. La composition taxonomique et fonctionnelle des bryophytes et des plantes vasculaires étaient principalement structurées par les conditions locales contrastantes entre les bogs et les fens, tandis que les variations bioclimatiques le long du gradient latitudinal jouaient un rôle secondaire. Les futures études et politiques de gestion des milieux naturels devraient tenir compte de plus d’un indicateur de diversité et considérer les différences entre les deux écosystèmes et les deux groupes de taxons afin de planifier les efforts de conservation et afin d’évaluer les effets des changements environnementaux., This study aimed to evaluate the influence of latitude, abiotic variables on vascular and bryophyte diversity in bogs and fens. Inventories were conducted in 380 peatlands in northeastern Québec (49° to 55° N). Changes in α-diversity (species richness and functional dispersion), β-diversity (LCBD indices) and composition in response to latitude, continentality, climate, and local abiotic variables were evaluated for both plant groups. Bryophyte α-diversity increased northward, while vascular α-diversity showed contrasting patterns in bogs and fens in response to latitude. Environmental variables had different effects on both species’ groups, and patterns varied depending on the diversity indicator used, as α- and β-diversity and functional and taxonomic diversity were often decoupled. There was taxonomic and functional homogenization with latitude for both groups of plants in both habitats. Bryophyte and vascular taxonomic and functional composition were primarily structured by contrasting local conditions in bogs and fens, while bioclimatic variations along the latitudinal gradient played a secondary role. These results highlight the contrasting biodiversity patterns in both peatland types and the importance of local habitat conditions in structuring vascular and bryophyte biodiversity. Therefore, future studies and policies should include more than one diversity indicator and consider the differences between ecosystems and taxon groups when evaluating the effects of environmental changes on biodiversity and planning conservation.

Les marges de tourbières sont des écotones marqués par la présence de communautés végétales et de conditions édaphiques singulières. Elles sont généralement étudiées sur des sites naturels ou légèrement perturbés. L’objectif de ce projet est de déterminer les fonctions et la structure de ces marges dans un contexte de perturbations anthropiques, notamment l’isolement des tourbières dans une matrice agricole. L’étude porte sur la végétation et le sol de 21 transects marge-centre répartis également entre trois tourbières des basses terres du Saint-Laurent (Lac-à-la-Tortue, Mer Bleue et Alfred) qui représentent un gradient de perturbations. Les tourbières moins perturbées comme Lac-à-la-Tortue et Mer Bleue ont une végétation et une biogéochimie similaires à ce qui est observé ailleurs sur d’autres sites non perturbés. Les marges de la tourbière Lac-à-la-Tortue ne présentent aucune communauté végétale particulière alors que les marges de Mer Bleue ont au moins une ou deux communautés végétales de transition. Néanmoins, la présence de certaines espèces exotiques envahissantes, comme Frangula alnus et Phragmites australis subsp. australis, indique que les marges de la tourbière Mer Bleue subissent malgré tout l’influence des activités anthropiques environnantes. D’autre part, les marges naturelles de la tourbière Alfred ont été détruites par les activités agricoles et les marges actuelles étaient représentatives de sites fortement perturbés avec un dépôt de tourbe plus épais et une nappe phréatique plus basse qu’attendu à la limite de la marge. Le drainage intense des marges d’Alfred semble favoriser la croissance d’arbres et d’arbustes non spécifiques aux milieux humides. Par ailleurs, les conditions sèches des marges laissent présager une diminution de la capacité de stockage du carbone dans cette tourbière. Ceci témoigne de l’importance que devraient occuper les marges des tourbières dans les projets de conservation et de restauration des tourbières., Peatland margins are ecotones characterized by their unique plant communities and edaphic conditions. However, they are usually studied in locations where the pressure from anthropogenic activities is relatively low. The goal of this project is to evaluate the functions and structure of ombrotrophic peatland margins in the context of anthropogenic disturbance. This project is based on the analysis of data collected on 21 transects distributed across three peatlands of the Saint Lawrence valley region (Lac-à-la-Tortue, Mer Bleue, and Alfred) chosen to represent a gradient of disturbance. The vegetation composition and biogeochemistry of the least disturbed sites (Lac-à-la-Tortue, and Mer Bleue) are similar to other undisturbed sites. Lac-à-la-Tortue margins do not have any transitional vegetation community while Mer Bleue margins have either one or two transitional communities. Nevertheless, exotic species such as Phragmites australis subsp. australis and Frangula alnus found on Mer Bleue raise concern regarding the ongoing urbanisation and agricultural activities around the peatland. On the other hand, Alfred's natural margins were destroyed by anthropic activities in the surrounding landscape which explains why we measured a thicker peat layer and a deeper water table than expected at the margin limits. The severe drainage of Alfred margins due to agriculture around the peatland is also responsible for the higher tree coverage and non-wetland species encroachment on its margins. The effect of this disturbance raises concern about the capacity of the margins nay the peatland to retain its carbon sequestration capacity. This study emphasizes the importance of integrating the peatland margins in conservation and restoration projects.

L’objectif de ce mémoire est de déterminer si l’unicité écologique des communautés végétales est un critère approprié pour prioriser l’allocation des efforts de conservation dans les milieux humides lacustres. Pour répondre à cette question, j’ai utilisé des données d’inventaire végétal dans deux emplacements géographiques situés dans le sud du Québec et pour trois types de milieux humides (i.e., frênaies, aulnaies, tourbières). J’ai d’abord identifié les milieux humides statistiquement uniques en calculant leur contribution locale à la diversité bêta (LCBD). J’ai ensuite mesuré le degré d’association relatif entre les valeurs d’unicité écologique et plusieurs autres critères couramment employés pour déterminer les priorités de conservation, et ce, à l’aide de corrélations de Pearson et de partitionnements hiérarchiques. Les tourbières uniques avaient une grande valeur de conservation dans les deux régions étudiées, alors que les aulnaies et frênaies uniques montraient des signes d’altération de leur composition en espèces. La composition en espèces des sites uniques devrait donc être examinée pour en déterminer la valeur de conservation, puisqu’elle pourrait être affectée par le niveau d’intégrité du paysage. La proportion d’espèces rares ainsi que la présence d’espèces spécialistes sensibles aux perturbations étaient corrélées de façon importante et congruentes avec l’unicité dans les deux régions étudiées. Au contraire, la richesse spécifique était négativement corrélée avec l’unicité, ce qui suggère la nécessité d’un compromis. Une combinaison de critères complémentaires devrait donc être utilisée en plus de l’unicité afin d’identifier l’ensemble optimal de sites à protéger dans un contexte donné., This study aimed to determine whether plant composition uniqueness is an adequate criterion for assessing conservation priorities in lake-edge wetlands. To answer this question, I used vegetation data from two large datasets of lake-edge wetlands located in southern Québec, which encompassed three wetland types (i.e., ash-dominated swamps, alder-dominated swamps, peatlands). I first identified statistically unique wetlands by computing their local contribution to beta diversity (LCBD). I then measured the relative association between ecological uniqueness values and other criteria commonly used to assess conservation priorities using Pearson correlations and hierarchical partitioning. Unique peatlands had a high conservation value in both study regions, while ash- and alder-dominated swamps showed more signs that their species composition had been altered. The species composition of unique sites should thus be examined closely to determine its conservation value, as it could be affected by the overall integrity of the landscape. The proportion of rare species and the presence of disturbance-sensitive specialist species were appreciably correlated and congruent with uniqueness in both study regions. On the other hand, species richness was negatively correlated with uniqueness, suggesting that there was a trade-off. A combination of complementary criteria should therefore be used in conjunction with uniqueness in order to identify the optimal set of sites to protect in a given context.

Ce mémoire vise à déterminer si les tourbières ombrotrophes des basses-terres du Saint-Laurent, qui sont isolées au sein d’une matrice paysagère fortement perturbée, ont subi une perte de diversité floristique au cours des trois dernières décennies. Pour répondre à cet objectif, une étude historique a été réalisée, et ce, en comparant des inventaires anciens et récents. Plus précisément, 76 parcelles d’inventaires échantillonnées en 1982 et réparties dans 16 tourbières ont été rééchantillonnées en 2017 en utilisant la même méthodologie. Pour cette étude, seule la flore vasculaire a fait l’objet d’analyses. Plus spécifiquement, j’ai comparé la richesse en espèces ainsi que l’abondance et la fréquence des différentes espèces, et ce, en tenant compte de leur tolérance à l’ombre et de leur habitat préférentiel (milieux humides, facultatifs ou terrestres). Finalement, les changements de diversité bêta ont été analysés et une décomposition de cette diversité bêta a permis d’identifier la composante principale du changement (changement de richesse ou remplacement des espèces). Mes résultats montrent une hausse importante de la diversité alpha et de la diversité bêta au cours des 35 années à l’étude, indiquant une différenciation taxonomique et un changement de la composition des communautés végétales. La hausse de la diversité alpha semble être principalement attribuable à l’augmentation en abondance et en fréquence des espèces tolérantes à l’ombre et des espèces facultatives des milieux humides. D’ailleurs, la hausse de la diversité bêta était principalement attribuable au remplacement des espèces dans le temps. Enfin, j’ai observé une augmentation de la couverture de plantes arbustives et arborescentes au cours des 35 dernières années. Bien que les causes exactes des changements observés dans mon étude n’aient pas été étudiées, mes résultats suggèrent un assèchement régional des tourbières qui serait attribuable au des terres agricoles environnantes et potentiellement exacerbé par les changements climatiques. Ceci laisse supposer que les changements observés se poursuivront dans le futur, et pourraient induire une perte future de la biodiversité du fait du remplacement des espèces tourbicoles par des espèces facultatives., This thesis aims at determining whether ombrotrophic peatlands from the St. Lawrence lowlands, which are isolated in a highly disturbed environmental matrix, have suffered a loss of floristic diversity in the last three decades. In order to achieve this objective, a historic floristic study was conducted, by comparing old and recent inventories. More precisely, 76 plots inside 16 bogs were surveyed in 1982, and resurveyed in 2017 using the same methodology. For this study, only the vascular flora was analyzed. More specifically, I compared species richness as well as species abundance and frequency, while considering their shade tolerance and preferential habitat (wetland, facultative or upland). Finally, beta diversity changes were analyzed, and a beta diversity decomposition was performed in order to identify the principal component of the changes. My results show a significant increase in alpha diversity and beta diversity in the last 35 years, indicating a taxonomic differentiation and a floristic community change. The increase in alpha diversity was associated with a change in abundance and frequency of shade tolerant species and facultative wetland species. Moreover, species replacement was the main factor linked to the beta diversity increase. At last, I observed an increase in shrub and tree species cover over the past 35 years. Although the exact causes of the observed changes were not studied, our results suggest a regional drying of the peatlands likely linked to agricultural drainage in the area, and potentially enhanced by climatic changes. Our results let me suppose that these changes will continue with time, which could lead to future loss of biodiversity in these ecosystems due to the replacement of bog species by facultative species.

L’urbanisation est l’une des principales causes de l’homogénéisation biotique dans le monde. Ce mémoire de maîtrise vise à comprendre les effets de l’urbanisation et de l’historique de l’utilisation du paysage sur l’assemblage des communautés végétales dans les milieux humides non-riverains. L’inventaire floristique de 67 marais et marécages a été réalisé sur le territoire de Laval. La richesse taxonomique, la diversité fonctionnelle ainsi que la diversité bêta taxonomique et fonctionnelle ont été comparées selon le type de milieu humide (marais ou marécage), l’origine des espèces (indigène ou exotique), le niveau d’urbanisation (urbain ou rural) et l’historique d’utilisation du site (agricole ou naturelle). Aucun effet de l’urbanisation et de l’historique d’utilisation agricole du site n’a été détecté sur la richesse taxonomique et la diversité fonctionnelle, dont les principales différences étaient plutôt attribuables à l’origine des espèces et au type de milieu humide. L’urbanisation et l’historique d’utilisation agricole du site n’ont induit aucune différence au niveau de la diversité bêta, mais étaient associées à d’importants changements dans la composition en espèces et en traits des communautés. Alors que la composition floristique des marais était davantage influencée par le niveau actuel d’urbanisation au pourtour des sites, celle des marécages reflètait plutôt les effets des perturbations agricoles in situ passées. De façon générale, les espèces exotiques avaient un rôle homogénéisateur sur la flore. Globalement, mes résultats indiquent que la compréhension des impacts de l’urbanisation sur les communautés floristiques des milieux humides non-riverains nécessite l’intégration de plusieurs facteurs agissant à différentes échelles temporelles., Urbanization is one of the leading causes of biotic homogenization. This master aims at understanding the effects of urbanization and of land use legacy on vegetal community assembling processes in isolated wetlands. Floristic inventories were carried in 67 isolated wetlands (marshes and swamps) of Laval. Taxonomic richness, functional diversity as well as taxonomic and functional beta diversity were compared according to wetland type (marshes or swamps), species origin (indigenous or exotic), present-day urbanization (natural or urban) and land use legacy (wetland or agricultural). No impact of urbanization and former agricultural use was detected on the taxonomic richness and functional diversity, but these two parameters differed according to species origin and wetland type. As well, urbanization and former agricultural use did not induce differences in beta diversity but were associated with important shifts in taxonomic and functional community composition. While marshes were more influenced by actual urbanization, the composition of swamps rather reflected the effects of in situ past disturbances. Moreover, exotics contributed to homogenize plant communities, both taxonomically and functionnally. Overall, my results indicate that the impacts of urbanization on floristic communities of isolated wetlands call for the integration of multiple factors at different temporal scales.

L'objectif de ce mémoire est de comprendre les effets du phénomène récent de boisement sur la richesse et la diversité de la végétation des tourbières ombrotrophes isolées dans une matrice agricole. Un dispositif d'échantillonnage niché a été utilisé pour comparer la richesse spécifique et la diversité bêta des milieux ouverts et boisés de 14 tourbières ombrotrophes des basses terres du Saint-Laurent, et ce, aux échelles régionale et locale (respectivement inter- et intra-tourbières). La surface terrière des arbres, l'ouverture de la canopée et l'âge des peuplements forestiers ont également été mesurés dans les milieux boisés. Des tests de t par permutations pour données appariées ont été utilisés pour comparer la richesse spécifique entre les sites ouverts et boisés. La diversité bêta a été calculée comme la similarité de la composition entre les sites, puis comparée en utilisant des tests d'homogénéité des dispersions multivariées. Les milieux boisés avaient une plus grande richesse spécifique que ceux ouverts, en raison d'un enrichissement en espèces facultatives des tourbières et non tourbicoles, ainsi qu'en plantes vasculaires semi-tolérantes et tolérantes à l'ombre. Aux deux échelles étudiées, l'enrichissement en espèces était associé à une différenciation floristique (hausse de diversité bêta), mais uniquement chez les bryophytes dans le cas de l'échelle régionale. La surface terrière des arbres était corrélée positivement à la richesse spécifique des milieux boisés. Ces changements de composition associés au boisement suggèrent une hausse de la similarité entre la flore des tourbières et celle des forêts avoisinantes, et donc une baisse de la diversité régionale., This study aims to understand the effects of recent tree encroachment on plant richness and diversity of Sphagnum-dominated bogs isolated in an agricultural landscape. A nested paired sampling design was used to compare plant species richness and beta diversity between open and forested habitats of 14 bogs in the St. Lawrence Lowlands. We evaluated the impact of tree encroachment at regional and local scales (between and within bogs, respectively). Tree basal area, canopy openness and stand age were evaluated in forested habitats. We used permutation paired sample t-tests to compare species richness between open and forested sites. Beta diversity was calculated as between-site similarities in composition, and differences were evaluated using tests for homogeneity in multivariate dispersion. Forested habitats had greater species richness than open habitats due to enrichment by facultative and non-peatland species as well as by mid- and shade tolerant vascular plants. At both scales, this species enrichment was associated with floristic differentiation (increase of beta diversity), although at regional scale, this was true for bryophytes only. Tree basal area had a positive influence on forested habitats species richness. These compositional changes are expected to increase similarity between bog flora and upland vegetation, and consequently decrease regional diversity.

L’urbanisation est reconnue comme la cause principale de l’homogénéisation biotique à grande échelle. L’objectif de ce mémoire de maîtrise est de comprendre cette relation à une échelle locale dans une perspective d’assemblage des communautés. Des inventaires floristiques ont été effectués dans quatre microhabitats (haies, bases de mur, clôtures entretenues et non entretenues) et un mesohabitat (friches) répartis le long de trois niveaux locaux d’urbanisation dans les villes de Montréal et Québec. La richesse taxonomique et fonctionnelle ainsi que la diversité bêta taxonomique et fonctionnelle ont été comparées parmi les traitements (villes, niveaux locaux d’urbanisation, habitats). Nos résultats indiquent que l’urbanisation ne mène pas à l’homogénéisation régionale ou locale des communautés, et ce, dans la mesure où il n’y avait ni convergence dans la composition taxonomique entre les deux villes ni changement de diversité bêta le long du gradient d’urbanisation. Cependant, la ville la plus urbanisée (Montréal) présentait une diversité bêta inférieure à la ville la moins urbanisée (Québec), tandis que les habitats avec un niveau d’entretien faible étaient habituellement moins homogènes que les habitats avec un niveau d’entretien élevé. Finalement, nos résultats soulignent la nécessité d'établir des stratégies de conservation de la flore indigène dans les habitats semi-naturels en milieu urbain, puisque les espèces indigènes étaient fonctionnellement plus diversifiées entre les villes et au sein de celles-ci que l’étaient les espèces exotiques., Urbanization is recognized as an important driver of broad scale biotic homogenization. This study aim is to understand this relation at local scale while integrating concepts of community assembly. Species plant composition was surveyed along three levels of local urbanization in four microhabitats (hedgerows, wall bases, maintained and unmaintained fences) and in one mesohabitat (wastelands) within Montréal and Québec cities. We compared species and functional richness as well as taxonomic and functional beta diversity among treatments (cities, local levels of urbanization, habitats). Our results did not support homogenization associated with urbanization at either large or local scales, as we did not find any convergence in plant composition between cities nor any change of beta diversity along the urbanization gradient within cities. However, the overall most urbanized city (Montréal) had lower beta diversity than the less urbanized one (Québec) while highly managed habitats were usually more homogeneous than the less managed ones. Finally, our results stress the need to establish conservation strategies of native flora in semi-natural habitats in urban areas since we demonstrated that native species in wastelands were functionally more diverse between cities than exotic species.

Ce mémoire visait à déterminer les pratiques et les facteurs favorables au succès des réintroductions du carex faux-lupulina (Carex lupuliformis), une espèce vivace menacée poussant dans divers types de milieux humides ouverts du nord-est de l’Amérique du Nord. Pour répondre à cet objectif, des expériences de germination en serres ont été réalisées, et la survie, la vigueur et le microhabitat de chaque plant de carex faux-lupulina connu au Québec (sauvage ou réintroduit) ont été mesurés. Nos résultats montrent que le carex faux-lupulina est une espèce facile à propager ex situ. Une stratification froide (4°C) des semences dans du sable humide pendant un mois induit des taux de germination élevés. Nos résultats montrent également que des pucerons exotiques, ainsi qu’une transplantation dans des habitats inadaptés aux besoins de l’espèce en termes d’humidité du sol et de lumière disponible, ont causé la mort prématurée d’un grand nombre de transplants. Notre programme de réintroduction a permis d’établir une nouvelle population de l’espèce au Québec, et a potentiellement permis de sextupler la taille des populations de la province. Globalement, cette étude a permis de mieux comprendre l’écologie du carex faux-lupulina, et ainsi de faciliter la restauration de ses populations., This study aimed to determine the practices and factors influencing the success of the reintroductions of false hop sedge, an endangered perennial species growing in North American open wetlands. To do so, germination experiments were performed, and the survival, vigour and microhabitat of each false hop sedge plant known in Québec (wild or reintroduced) were measured. Our results show that false hop sedge is easy to propagate ex situ. A cold stratification (4°C) of seeds in wet sand for one month induced higher germination rates. Our results also show that exotic aphids, as well as a transplantation in habitats that did not meet the false hop sedge requirements in terms of soil moisture and available light, caused the premature death of many transplants. Our reintroduction program allowed the establishment of at least one new false hop sedge population in Québec, and potentially contributed to sextupling the size of the provincial population. Overall, this study allowed us to better understand the ecology of false hop sedge, and thus facilitate the restoration of its populations.

L'urbanisation représente une menace majeure pour la biodiversité. Ce mémoire de maîtrise vise à comprendre ses effets sur la composition fonctionnelle et l'homogénéisation biotique dans les forêts riveraines. Des inventaires floristiques ont été réalisés dans 57 forêts riveraines de la région de Montréal. Afin d'étudier la variation de la composition fonctionnelle avec l'urbanisation, des moyennes pondérées de traits par communauté ont été calculées pour les arbres, arbustes et herbacées. Chaque forêt a été caractérisée par des variables relatives au paysage urbain environnant, aux conditions locales des forêts et aux processus spatiaux. Les conditions locales, notamment les inondations, exerçaient une pression de sélection dominante sur les traits. L'effet du paysage était indirect, agissant via l'altération des régimes hydrologiques. La dispersion le long des rivières était aussi un processus important dans la structuration des forêts riveraines. Les changements dans la diversité β taxonomique et fonctionnelle des herbacées ont été étudiés entre trois niveaux d'urbanisation et d'inondation. Alors que l'urbanisation a favorisé une différenciation taxonomique, les inondations ont favorisé une homogénéisation taxonomique, sans influencer la diversité β fonctionnelle. L'urbanisation était l'élément déclencheur des changements de la diversité β, directement, en causant un gain en espèces exotiques et une diminution de la richesse totale dans les forêts très urbanisées, et, indirectement, en entraînant un important turnover d'espèces par l'altération des régimes hydrologiques. Globalement, ces résultats suggèrent que la modification des processus naturels par les activités anthropiques est le principal moteur de changements dans les communautés riveraines urbaines., Urbanization is a major threat to biodiversity worldwide. This thesis aims at understanding its effects on plant functional composition and biotic homogenization in riparian forests. Floristic inventories were carried out in 57 riparian forests of the Montreal area. To investigate changes in functional composition with urbanization, community weighted means were computed for trees, shrubs and herbs using eight functional traits. Each forest was characterized by variables related to the surrounding urban landscape, local forest conditions and spatial processes. The relative importance of these three subsets on the functional composition was quantified by variation partitioning using redundancy analyses. Local conditions, especially flood intensity, exerted an overriding selection pressure on riparian functional communities. The effect of the landscape was suspected to be indirect, acting on trait patterns likely through alteration of hydrological disturbances in riparian forests. In addition to environmental filtering, dispersal along rivers was also an important process structuring riparian forests. Changes in taxonomic and functional β-diversity for herb species were studied between three urbanization and flood levels. While urbanization led to taxonomic differentiation, flood intensity fostered taxonomic homogenization, both without influence on functional β-diversity. Urbanization was the main trigger for all β-diversity changes, as it directly caused a gain in exotic species and a net species loss in highly urban forests, and indirectly fostered an important species turnover through alteration of the hydrological regime. Overall, these results suggest that the alteration and interruption of natural landscape-scale processes by human activities are major mechanisms underlying changes in urban riparian communities.

Ce mémoire visait à déterminer si un petit parc périurbain, en l’occurrence le Parc national du Mont-Saint-Bruno, est parvenu à maintenir l’intégrité de sa flore au cours des trente dernières années en dépit de pressions humaines croissantes et de perturbations naturelles passées, en plus d’identifier les principaux changements floristiques survenus au cours de cette période et les facteurs responsables. Pour répondre à ces objectifs, une étude historique a été réalisée, en comparant un inventaire floristique ancien (1977) à un inventaire récent (2013). Mes résultats montrent d’abord une forte croissance de la diversité alpha indigène au cours des 35 dernières années, accompagnée d’un déclin significatif de la diversité bêta (30%). Malgré cette homogénéisation taxonomique, la diversité fonctionnelle de la flore forestière s’est accrue, la rendant probablement plus résiliente aux événements perturbateurs. D’autre part, mes analyses ont révélé la progression de traits fonctionnels souvent associés à des habitats forestiers intensément broutés, révélant une certaine influence du cerf de Virginie sur la composition et la structure de la flore forestière. Enfin, mes résultats ont montré que les herbiers botaniques se révèlent être une alternative fiable aux méthodes traditionnelles pour documenter et évaluer l’impact des grands herbivores sur la morphologie des plantes broutées. Au final, cette étude a montré que les petites aires protégées périurbaines peuvent jouer un rôle majeur dans la préservation de la diversité floristique d’habitats forestiers d’intérêt, particulièrement lorsque leur statut de protection permet d’encadrer de manière stricte les activités humaines., This study aimed to determine whether a small suburban park, namely the Mont-Saint-Bruno National Park, managed to maintain the integrity of its flora over the last thirty years despite increasing human pressures and past natural disturbances, in addition to identify the main floristic changes during this period and the drivers of observed changes. To do so, a historical study was conducted by comparing past (1977) and recent (2013) floristic surveys. First, a striking increase in alpha diversity, driven mostly by native species and associated with a significant decline (30%) in the beta diversity over the last 35 years was found. Despite this taxonomic homogenization, the functional diversity of forest flora has increased, probably increasing its resistance to disruptive events. Furthermore, analyses revealed the progression of functional traits associated with overbrowsed forest habitats, revealing some influence of white-tailed deer on the composition and structure of the forest flora. Finally, my study also showed that herbarium specimens can be used as a reliable alternative to traditional methods to document and assess the impact of large herbivores on browsed plants morphology. In conclusion, this study showed that small suburban protected areas can play a major role in the preservation of the floristic diversity of rich forest habitats, particularly when their status strictly frames human activities.

Les milieux humides sont parmi les écosystèmes les plus menacés de la planète que ce soit par le drainage, l’exploitation des ressources naturelles ou les changements climatiques. Dans une optique de conservation, il est primordial de comprendre la part des facteurs autogènes et allogènes dans la dynamique temporelle de ces écosystèmes. Dans ce contexte, les objectifs de cette étude étaient de : 1) reconstituer la dynamique des communautés végétales de deux secteurs ombrotrophes du complexe de milieux humides des Tourbières-de-Lanoraie au cours des trois derniers millénaires et 2) déterminer l’impact des activités humaines depuis les 500 dernières années sur cette dynamique. Pour ce faire, une approche paléoécologique pluridisciplinaire a été utilisée. La dynamique végétale a été semblable dans les deux secteurs étudiés. Elle a d’abord été caractérisée par une ombrotrophication des systèmes tourbeux puis par une transformation graduelle d’une tourbière ombrotrophe ouverte, dominées par les sphaignes et les éricacées, vers des tourbières ombrotrophes forestières. L’ombrotrophication se serait amorcée peu avant le Petit-Âge glaciaire (1570-1850 AD), période associée à des conditions plus fraiches et plus sèches. Le développement de la phase forestière serait beaucoup plus récent (début 1900) et semble être associé à une période d’intensification de l’empreinte anthropique dans le paysage, notamment du drainage. Ce travail montre que les perturbations anthropiques constituent depuis le début du XXème siècle le moteur principal de la dynamique de la végétation des deux secteurs étudiés., Worldwide, wetlands are among the most threatened ecosystems by human exploitation, drainage and climate changes. In a conservation perspective, understanding the processes throughout a temporal perspective is an important issue. In this master, I aimed (1) to describe the dynamics of vegetation communities in two bogs of the Tourbières-de-Lanoraie wetland complex during the last three millennia and (2) to determine the impacts of human disturbances on that dynamics on the last 500 years. To achieve this objective, I used a multiproxy paleoecological approach. Vegetation dynamics was similar in the two studied sites. After an ombrotrophication of the wetland, the open bog with Sphagnum and Ericaceae became gradually a forested bog. The transition from minerotrophic to ombrotrophic conditions happened before the Little Ice Age (1570-1850 AD) when climatic conditions were relatively cooler and drier. The forested stage developed much later, at the beginning of the XXth century. Human activities seem to have triggered the shift. Indeed many disturbances like drainage increased during the last century. This study shows that human disturbances are the main drivers of recent vegetation dynamics over the two studied bogs.

Ce mémoire visait à comprendre la dynamique temporelle et les patrons floristiques actuels de deux tourbières du sud-ouest du Québec (Small et Large Tea Field) et à identifier les facteurs anthropiques, environnementaux et spatiaux sous-jacents. Pour répondre aux objectifs, des inventaires floristiques anciens (1985) ont d’abord été comparés à des inventaires récents (2012) puis les patrons actuels et les facteurs sous-jacents ont été identifiés à l’aide d’analyses multi-variables. Mes résultats montrent d’abord qu’un boisement important s’est produit au cours des 30 dernières années dans les tourbières à l’étude, probablement en lien avec le drainage des terres agricoles avoisinantes, diminuant la hauteur de la nappe phréatique. Simultanément, les sphaignes ont proliférées dans le centre des sites s’expliquant par une recolonisation des secteurs ayant brûlés en 1983. D’autre part, mes analyses ont montré que les patrons floristiques actuels étaient surtout liés aux variables environnementales (pH et conductivité de l’eau, épaisseur des dépôts), bien que la variance associée aux activités humaines était aussi significative, notamment dans la tourbière Large (18.6%). Les patrons floristiques ainsi que les variables environnementales et anthropiques explicatives étaient aussi fortement structurés dans l’espace, notamment selon un gradient bordure-centre. Enfin, la diversité béta actuelle était surtout liée à la présence d’espèces non-tourbicoles ou exotiques. Globalement, cette étude a montré que les perturbations humaines passées et actuelles avaient un impact important sur la dynamique et la distribution de la végétation des tourbières Small et Large Tea Field., This study aimed to understand the temporal dynamics and the current floristic patterns in two peatlands of southwestern Quebec (Small and Large Tea Field), and to identify natural and anthropogenic drivers of the changes and patterns observed. To do so, past (1985) and recent (2012) floristic surveys were compared while current floristic patterns and underlying factors were identified using multivariate analyses. Firstly, results show that tree encroachment occurred over the last 30 years, likely due to drainage of surrounding farmlands lowering the water table level. Simultaneously, Sphagnum mosses have proliferated in the center of peatlands, probably explained by the recolonization of the areas burned in 1983. On the other hand, multivariate analysis showed that current floristic patterns were mainly related to environmental variables (water pH and conductivity, peat deposits thickness), although variance associated with human activities was also significant, especially in the Large peatland (18.6%). Floristic patterns as well as explanatory environmental and anthropogenic variables were highly structured in space, following a margin-expanse gradient. Finally, the current beta diversity was mainly related to the richness of native non-peatland and exotic species. Overall, this study showed that past and current human activities had a significant impact on vegetation dynamics and distribution of the Small and Large Tea Field peatlands.

L’aréthuse bulbeuse (Arethusa bulbosa L.) est une orchidée tourbicole rare au Québec de par la petite taille de ses populations et les pressions qui pèsent sur son habitat. L’aréthuse est reconnue comme étant intolérante aux changements édaphiques de son habitat, notamment en regard du drainage. Afin de déterminer si l’aréthuse est une bonne espèce indicatrice de l’intégrité écologique des tourbières, cette étude compare des parcelles où l’espèce est présente et où elle est absente. Au cours des étés 2009 et 2010, 37 tourbières du Québec méridional ont été échantillonnées. Des analyses discriminantes ont mis en évidence les facteurs naturels ou d’origine anthropique qui expliquent le mieux la différence entre les quatre types de parcelles. Aussi, la recherche d’espèces indicatrices de la présence de l’aréthuse a été réalisée grâce à la méthode INDVAL. Les résultats montrent que l’aréthuse pousse principalement dans des tourbières présentant des conditions minérotrophes, ce qui est appuyé par le pH élevé et la présence de plantes indicatrices de minérotrophie dans les parcelles contenant l’aréthuse. Cette dernière semble aussi profiter d’une certaine atténuation de la lumière par des arbres dispersés ou par les strates plus basses. Finalement, certaines perturbations de faible ampleur semblent être bénéfiques pour l’aréthuse, ce qui ne permet pas d’affirmer qu’elle est une bonne espèce indicatrice de l’intégrité écologique des tourbières., Arethusa bulbosa L. is a peatland orchid rare in Québec because of the small size of its populations and the pressures on its habitat. It is known to be intolerant to edaphic changes of its habitat, and particularly to drainage. To determine if A. bulbosa is a good indicator species of the ecological integrity of peatlands, this study compares plots where the species is present from plots where it is absent. During the summers of 2009 and 2010, 37 peatlands were surveyed in southern Québec. Discriminant analyses were performed to find which natural or anthropogenic factors best explain the difference between plots with or without the orchid. Also, indicator species of the presence of A. bulbosa were found using INDVAL analyses. Overall, the results suggest that A. bulbosa was mostly growing in peatlands characterized by minerotrophic conditions. Two evidences supported this point, the high pH values measured and the presence of indicator species of minerotrophy in plots with the orchid. It is likely that A. bulbosa is favored by a certain interception of light by scattered trees or species growing in lower strata. Finally, despite a high floristic quality assessment index (FQAI) in A. bulbosa plots, it is likely that the species takes advantage of small-scale disturbances in it habitat and is therefore not a good indicator species of peatlands ecological integrity.

Au cours des dernières décennies, la popularité des plantes médicinales s’est accrue auprès des civilisations occidentales de sorte que la quantité de plantes récoltées, la plupart provenant de populations sauvages, a grandement augmenté. Dans ce contexte, l’objectif principal de mon mémoire est d’évaluer l’impact de la récolte de deux plantes médicinales (Sarracenia purpurea et Rhododendron groenlandicum) utilisées par la Nation Crie du Nord du Québec. Pour y parvenir, des parcelles expérimentales, simulant différentes intensités de récolte (S. purpurea) et différentes méthodes de récolte (R. groenlandicum), ont été mises en place, puis des suivis annuels de la reprise ont été réalisés. Les résultats obtenus suggèrent que les techniques de récolte chez R. groenlandicum devraient exclure les nouvelles pousses, leur exploitation causant une forte mortalité. Par ailleurs, chez S. purpurea, la récolte de 20 % des individus semble peu dommageable, mais critique lorsque plus de 50 % des plants sont récoltés. Un modèle démographique pour S. purpurea a aussi été construit à partir des observations de terrain. Ce modèle a permis de réaliser des projections temporelles en variant les taux de récoltes ainsi que les intervalles entre les récoltes. Les résultats indiquent qu’une récolte de 20 % des individus est acceptable une fois tous les 20 ans. Pour une récolte plus régulière, 5 % tous les trois ans serait soutenable. Mon projet permettra d’assurer une exploitation soutenable de deux plantes médicinales ayant un grand potentiel pour le traitement du diabète de type II., Over the past few decades, the popularity and use of medicinal plants have increased in Western civilisation. Consequently, harvesting plants from wild populations has increased. Using this perspective, the principal goal of my thesis is to assess the impact of harvest on two medicinal plants (Sarracenia purpurea and Rhododendron groenlandicum) used by the Cree Nation of Northern Québec. To achieve my goal, the simulation of four harvesting intensities (S. purpurea) and of two harvesting methods (R. groenlandicum) were setup in experimental plots and an annual follow up were conducted on establishment and growth. Results show that harvesting methods used on R. groenlandicum should exclude new shoots, since their exploitation results in high mortality rates. For S. purpurea, harvesting of individuals does not seem harmful under 20% of harvest, but is critical when 50% or more are collected. Furthermore, a matrix population model of S. purpurea demography was built from field observations. This model was used to simulate population projection in time under different levels of harvest when varying the number of years between harvests. These results demonstrate that collecting 20% of individuals should be done only once every 20 years to remain sustainable. A more efficient and regular harvest of 5% every three years would be sustainable. My project allowed defining acceptable levels of harvest in order to insure sustainable exploitation of two Cree medicinal plants bearing interesting potential for treating type II diabetes related symptoms.

Ce mémoire visait à déterminer si la platanthère à gorge frangée (Platanthera blephariglottis var. blephariglottis), une orchidée, est une espèce indicatrice de l’intégrité écologique des tourbières ombrotrophes. Les indicateurs d’intégrité écologique sont des outils indispensables pour évaluer efficacement les composantes d’un écosystème. Les résultats indiquent que l’abondance de la platanthère est fortement liée à l’indice de qualité floristique (FQAI). Le FQAI est aussi un excellent prédicateur de la présence de l’espèce, avec un taux de succès à 87%. D’autre part, l’abondance de l’orchidée est négativement affectée par les activités anthropiques et la matrice environnante. D’un point de vue descriptif, les habitats renfermant une grande abondance d’orchidées sont caractérisés par une faible microtopographie de surface et un recouvrement important de bryophytes et d’éricacées de petite taille. Globalement, ce mémoire a montré que la platanthère renferme un potentiel pour être indicatrice de l’intégrité écologique des tourbières ombrotrophes au Québec., The aim of this study was to evaluate whether White Fringed Orchid (Platanthera blephariglottis var. blephariglottis) can be used as an indicator of Sphagnum bog integrity. Ecological indicators of integrity are important tools as it is impossible to monitor efficiently all components of an ecosystem. Results indicate that White Fringed Orchid abundance is highly linked with floristic quality assessment index (FQAI). FQAI is also a good predictor of presence of the species, with an accuracy of 87%. On the other hand, orchid abundance is negatively affected by anthropogenic activities and the environmental matrix. Similarly, peatlands having low edge effect are characterized by higher orchid abundance than those more influenced by edges. From a descriptive perspective, high orchid abundance habitat is characterized by low surface microtopography, high bryophyte and small ericaceous covers. Globally, this study has shown that White Fringed Orchid has potential to evaluate ecological integrity in Sphagnum bogs in Québec.

Les infrastructures linéaires sont reconnues pour faciliter la dispersion de plantes indésirables dans leur emprise et les habitats adjacents. Toutefois, les impacts des emprises de lignes électriques ont été peu étudiés, particulièrement en milieux humides. Cette étude a examiné la végétation des emprises de lignes électriques et de leurs habitats adjacents dans 23 tourbières ombrotrophes (bogs) et 11 minérotrophes (fens). Dans les fens, la dispersion des espèces indésirables est facilitée le long des emprises et certaines espèces peuvent se propager à plus de 43 m dans les habitats adjacents. Au contraire, ces infrastructures ne semblent pas favoriser la dispersion des espèces indésirables dans les bogs puisque leur présence était limitée à la marge des sites et était négligeable dans les habitats tourbeux adjacents. Finalement, les caractéristiques intrinsèques des tourbières, telles leur degré de minérotrophie (bog ou fen) et leur structure végétale (tourbière ouverte, semi-forestière ou forestière) semblent grandement influencer l’envahissement., Linear infrastructures are known to facilitate the spread of undesirable plants within their right-of-way (ROW) as well as in adjacent habitats. However, the impacts of power-lines ROWs have been weakly studied, particularly in wetlands. This study examined the vegetation of 23 ombrotrophic (bogs) and 11 minerotrophic (fens) peatlands intersected by a power-line ROW. The results showed that the spread of undesirable species along the feature is possible in fens and that some of those species could disperse into the adjacent habitat to more than 43 m from the ROW. Inversely, those features seemed to be inefficient dispersal vectors in bogs, because undesirable species were restricted to the bog margin in the ROW, and almost none dispersed in the adjacent habitats. Finally, intrinsic characteristics of peatlands, such as their degree of minerotrophy (bog or fen) and their vegetation type (open, semiforested or wooded peatland) seem to be important factors influencing invasion.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.