PERTURBATIONS ET SUCCESSION EN FORET BOREALE 

PERTURBATIONS ET SUCCESSION EN FORET BOREALE 

La forêt boréale constitue un écosystème dont les processus sont dominés par les perturbations, principalement le feu (Rowe, 1961). Le feu représente un élément essentiel de l’écosystème boréal qu1 contribue à conserver la diversité au niveau du paysage par le maintient d’un assemblage de plusieurs communautés successionnelles de différents âges (Rowe et Scotter, 1973; White , 1979 ; Heinselman , 1981). Le feu peut être caractérisé par son intensité, sa fréquence et son étendue, des facteurs contrôlés à la fois par le macroclimat, la topographie des sites et la mosaïque végétale (Knight, 1987 ; Bergeron, 1991). Ainsi, le cycle des feux peut varier sensiblement d’ une région à l’ autre et même à l’intérieur d’une région. Par exemple , dans des forêts du sud-est du Labrador, où les précipitations sont abondantes, le cyc le des feux est d’environ 500 ans (Foster et King, 1986), en comparaison avec le nord-ouest du Québec à climat plus sec , où il est d’environ 100 ans (Bergeron, 1991) . Les types de succession décrits pour la forêt boréale s’ apparentent surtout au modèle de la composition floristique initiale de Egler (1954) et à celui de la tolérance de Connell et Slatyer (1977) 7 1 (Bergeron Morneau et et Dubuc, 1989; Sirois Payette, 1989; Taylor et et Payette, 1989; ~·, 1987; Foster, 1985; Viereck, 1983; Dix et Swan, 1971). La majorité des espèces de la forêt boréale peuvent survivre au feu et ainsi recoloniser rapidement après l’initiation de la succession (Rowe, 1983; Flinn et Pringle, 1983; Carleton et Maycock, 1980; Ahlgren, 1960). D’autre part, certaines espèces peuvent recoloniser après feu grâce à la survie de propagules enfouies (Rowe, 1983; Archibold, 1979) ou réenvahir rapidement par dispersion de leurs graines en provenance d’autres sites. L’étude de la succession après feu de la strate arborescente dans la région de l’Abitibi a permis de décrire les types de succession selon les différents dépôts de surface (Bergeron et Dubuc, 1989). Ainsi, la succession caractéristique dépôt argileux met en en milieu évidence mésique et sur une succession directionnelle avec remplacement d’espèces qui se dirige vers une forêt dominée par Abies balsamea et Thuja occidentalis (Bergeron et Dubuc, 1989). Une autre étude, sur l’historique des feux de forêt dans la même région, a permis de déterminer les dates et la localisation des différents feux ayant eu 300 ans (Bergeron et lieu sur une période d’environ Gagnon, 1987; Bergeron, 1991). Enfin, une étude préliminaire de Marise Rochefort. dans 8 1 le cadre d’un projet d’initiation à la recherche. a permis de choisir les sites avec plus de précisions (au niveau de la grandeur des quadrats et de la localisation de ceux-ci) et d’identifier certains paramètres important à mesurer. Ses outils nécéssaires pour entreprendre une étude sur la succession après feu des espèces des strates arbustive. herbacée et muscinale sont donc disponibles. Nous pourrons ainsi décrire les changements observés dans la composition et l’abondance des strates de sous-bois dans une succession après feu sur dépôt argileux de même que d’identifier les principaux facteurs écologiques responsables de ces changements.

SUCCESSION APRES FEU CHEZ LES PLANTES DE SOUS-BOIS EN FORET BOREALE.

 La tendance actuelle. pour les études de la végétation forestière est d’intégrer le régime des perturbations comme élément structurant majeur de la mosaïque végétale (Pickett et White, 1985). La nature des perturbations (type, fréquence. intensité et superficie) est un élément essentiel qui aura des implications directes sur la structure des populations et sur le cours de la succession (Harnett et Richardson. 1989) . La forêt boréale constitue un exemple d’un écosystème dont les processus écologiques sont dominés 9 1 par les perturbations (Rowe, 1961). Le feu, principal agent perturbateur, couvre généralement de grandes superficies et est de forte intensité (Rowe, 1983; Van Wagner, 1983). Les certaines régions de cycles des la forêt feux décrits pour boréale démontrent des variations très importantes (Wein et MacLean, 1983). La fréquence des feux peut varier de 100 ans dans le nordouest du Québec (Bergeron, 1991) à 500 ans dans le sudest du Labrador (Poster et King, 1986). Ces variations de fréquence des feux sont attribuables régionalement au macroclimat (Rowe, 1983), tandis que localement elles peuvent dépendre de la topographie des sites et de la mosaïque végétale (Heinselman, 1981; Knight, 1987; Bergeron, 1991). Les espèces des strates de sous-bois de la forêt boréale possèdent différentes stratégies pour recoloniser un site après feu. La plus importante de ces stratégies. pour un grand nombre d’espèces, est sans doute la résistance au feu par la survie de parties végétatives ou de propagules enfouis (Rowe, 1983; Flinn et Pringle, 1983; Carleton et Maycock, 1980; Archibold, 1979; Alghren, 1960). Certains ont démontré qu ‘ il y avait peu composition des strates de sousdu couvert forestier (Shafi et de changements dans la bois après la fermeture Yarranton, 1973a, 1973b). Par contre, d’autres études, 10 1 dans le l’espèce nord de la forêt dominante de boréale où Picea mariana est la strate arborescente. ont démontré des processus successionnels seulement chez les mousses et les lichens après la fermeture du couvert forestier (Morneau et Payette. 1989; Taylor et ~·. 1987; Poster. 1985; Clayden et Bouchard, 1983; Viereck. 1983; Black et Bliss, 1978; Dix et Swan, 1971). Dans le sud de la forêt boréale, le cycle des feux plus long permet une succession directionnelle et l ‘ établissement de vieilles communautés successionnelles, dominées par Abies balsamea et Thuja occidentalis (Bergeron et Dubuc, 1989). Ce développement vers un stade successionnel stable devrait avoir des implications directes sur les strates de sous-bois, où l’on devrait observer des changements plus prononcés dans la composition et l’abondance des espèces arbustives et herbacées. La fermeture et le changement dans la composition du couvert forestier entraînent des changements Le taux des conditions abiotiques des sites de décomposition de la litière et le recyclage des éléments minéraux varient en fonction du type de couvert forestier. des feuillus. minéraux, de En forêt boréale, pour un site dominé par les temps de résidence des éléments même que le temps de décomposition de la litière seront environ 10 fois inférieurs à ceux d’une   forêt dominée par des conifères (Kozlowski et gl., 1991) . La quantité d’éléments minéraux retournée au sol par la litière et par la chute des feuilles est plus importante pour une forêt dominée par les feuillus que par les conifères (Kozlowski et gl. , 1991). Avec la fermeture du couvert forestier, les espèces de sous-bois doivent être adaptées à de faibles intensités lumineuses et à différentes qualités spectrales, moins soumises à des stress bénéficier d’un apport plus nutritifs (Anderson et gl., 1969). elles seront cependant hydriques et pourront important d’éléments Puisqu’il est succession sur une changements doivent rarement l ongue plutôt possible de suivre la période de temps, les être déduits à partir d’un continuum de communautés successionnelles sur des sites semblables. Des analyses d’ordination nous permettront d’ identifier les principaux facteurs écologiques associés à la succession. Les principaux objectifs de cette étude sont de (1) décrire le cheminement successionnel des strates arbustive, herbacée et muscinale après feu en utilisant des communautés de différents âges situées sur un même type de dépôt de surface , et (2) d’identifier les facteurs écologiques associés à la succession et   d’évaluer leur effet sur les changements observés dans la composition végétale.

AIRE D’ETUDE

 La majorité du territoire à l’étude est concentré sur les berges du lac Duparquet, dans la région de l’Abitibi, au nord-ouest du Québec (figure 1). Un seul site d’échantillonage se situe à quelques kilomètres au nord-ouest du lac. Le lac Duparquet, couvrant une superficie de 50km2 fait partie d’un vaste bassin versant qui se draîne vers le nord, à travers le lac Abitibi, jusqu’à la Baie James. Des dépôts lacustres, qui datent de l’extension maximale, après la glaciation, au Post-Wisconsin des lacs post-glaciaux Barlow et Ojibway, caractérisent cette vaste région physiographique, aussi connue sous le nom de ceinture d’argile du Québec et de l’Ontario (Vincent et Hardy, 1977). La station météorologique la plus près est située à LaSarre, 35km au nord du lac Duparquet. La température annuelle moyenne est de 0,6″C et les précipitations moyennes annuelles sont de 822,7mm. La période annuelle moyenne sans gel (température de l’air au dessus de o·c à 1,5m au-dessus du sol) est de 64 jours. Cependant, des températures sous le point de congélation peuvent survenir à toute période de l’année (Anonyme, 1982). Le lac Duparquet est situé à la limite sud de la  forêt boréale, où une association de Abies balsamea, Picea mariana et Betula papyrifera domine avec Picea glauca et végétation Populus tremuloides (Rowe, 1972). La qui entoure le lac est composée d’Abies balsamea et Betula papyrifera en association avec Picea glauca sur les sites mésiques. Picea mariana, Thuja occidentalis et Larix laricina dominent les sites hydriques et les tourbières. Fraxinus nigra et Ulmus americana se retrouvent sur les plaines innondables. Picea mariana et généralement sur les Bouchard, 1984). Pi nus sites strobus se retrouvent xériques (Bergeron et Les feux de forêt ont engendré plusieurs communautés successionnelles dominées par Populus tremuloides et Betula papyrifera sur les sites mésiques, par Populus balsamifera sur les sites hydriques et Pinus banksiana sur les sites xériques (Bergeron et Bouchard, 1984).