Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

La conservation des vieilles forêts, c’est-à-dire les peuplements dynamisés par les perturbations naturelles secondaires, dans les territoires aménagés du biome boréal est désormais un enjeu environnemental majeur. L’efficacité des mesures de gestion prises à leur encontre nécessite néanmoins une bonne connaissance des écosystèmes que l’on regroupe sous le terme « vieille forêt ». L’objectif de cette thèse est donc d’améliorer nos connaissances quant à la diversité, la dynamique et la conservation des vieilles forêts boréales résineuses dans les territoires aménagés de l’Est du Canada. Cette étude se concentre sur un territoire d’étude de 2200km2 situé dans le domaine bioclimatique de la pessière noire à mousse du Québec, Canada. Les caractéristiques structurelles de 74 peuplements, matures à surannés, y ont été échantillonnées. Des analyses dendrochronologiques ont aussi été réalisées pour 21 de ces sites. Enfin, nous avons utilisé les données des inventaires forestiers décennaux réalisés par le gouvernement du Québec depuis les années 60 pour observer l’évolution des vieilles forêts dans le territoire d’étude ainsi que l’acuité avec laquelle elles sont identifiées. Nos résultats montrent que les vieilles forêts boréales sont structurellement très diversifiées. Onze différentes structures ont ainsi pu être identifiées. Cette diversité résulte pour partie de la topographie mais augmente aussi avec le temps depuis la dernière perturbation majeure. La dynamique de perturbation secondaire de ces écosystèmes gagne aussi en complexité au fur et à mesure que la première cohorte, apparue suite à la dernière perturbation majeure, est remplacée par de nouvelles cohortes, renforçant cette diversité structurelle. Au début du processus de transition vers l’état de vieille forêt, les perturbations de sévérité faible dominent mais les perturbations de sévérité modérée gagnent progressivement en importance, jusqu’à atteindre un niveau similaire à celui des perturbations de sévérité faible. Les épidémies de tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana, Clemens) apparaissent alors comme un élément clé de cette dynamique de perturbations secondaires, indépendamment de leur sévérité. En comparaison des feux de forêt, l’aménagement forestier a récolté une plus grande proportion de vieilles forêts (se définissant ici par un âge supérieur à 100 ans) sur ce territoire, notamment caractérisées par un volume de bois marchand plus important. L’influence de l’exploitation forestière sur la diversité structurelle du territoire diffère donc de celle du feu. Par ailleurs, le plus récent inventaire photographique aérien réalisé par le gouvernement du Québec sous-estimait fortement l’abondance des vieilles forêts sur le territoire d’étude. La majorité de ces peuplements, se définissant sur le terrain par une structure complexe, étaient identifiés comme des peuplements équiens (c’est- à-dire structurellement simples) par l’inventaire aérien. Des seuils inadaptés à la forêt boréale ainsi que l’absence d’éléments de vieilles forêts particulièrement visibles par télédétection ou suivant une observation superficielle du peuplement peuvent expliquer ces résultats. Une fois le stade de vieille forêt atteint, les peuplements forestiers boréaux continuent donc de suivre une dynamique complexe, ce qui peut mener à de nombreux changements structuraux dans le temps. La diversité des vieilles forêts boréales doit donc être reconnue dans l’aménagement forestier, car impliquant la présence de nombreux types d’habitats nécessaires à la biodiversité. Nos résultats montrent cependant que les peuplements récoltés en priorité sont les vieilles forêts avec la plus forte valeur marchande. Ignorer cette diversité – par exemple en se retreignant à un simple pourcentage de vieilles forêts à conserver, qu’importe leur type – pourrait donc mener à une réduction de la diversité structurelle des vieilles forêts en territoire aménagé, causant à terme une perte d’habitat. Dans l’état actuel des choses, les inventaires photographiques aériens ne permettent pas de reconnaître la diversité des vieilles forêts, ce qui empêche la mise en place de stratégies efficaces. Intégrer de manière durable les vieilles forêts boréales dans l’aménagement forestier demande par conséquent non-seulement la reconnaissance de la richesse et de la complexité de ces écosystèmes, mais aussi le développement d’outils permettant d’assurer l’identification des nombreuses formes sous lesquelles elles peuvent se présenter.

Maintaining old-growth forests, i.e. stands driven by gap-dynamics, in managed boreal landscapes is a major environmental issue. The efficacy of old-growth forests conservation strategies depends however on an adequate knowledge about these ecosystems. The objective of this thesis is therefore to improve our knowledge about the diversity, the dynamics and the conservation values of boreal old-growth forests in manged landscapes. This study focuses on a 2200km2 territory situated in Québec’s black spruce – feathermoss bioclimatic domain, Canada. We sampled the structural characteristics of 74 stands that were mature to very old. We also performed dendrochronological analysis on 21 of these sites. Finally, we also used Québec’s decadal forest surveys data sampled since the 1960’s to observe the evolution of old-growth forest characteristics on the study territory, as well as the accuracy of these surveys in identifying old-growth stands. According to our results, boreal old-growth forests are structurally diversified. 11 different old-growth forests structures have been identified. This diversity is in part a result of topography but also of time since the last stand-replacing disturbance. Secondary disturbances dynamics increase in complexity while the first cohort, which appeared following the last stand-replacing disturbance, is replaced by new cohorts. At the beginning of the transition process toward the old-growth stage, a low severity defines most of the secondary disturbances but moderate severity disturbances progressively gain in importance. When the true old-growth stage is reached, low and moderate severity disturbances are equal in importance in stand dynamics. Most of these disturbances seems to result from spruce budworm (Choristoneura fumiferana, Clemens) outbreaks, independently of disturbance severity. In comparison to forest fires, most of the stands logged on the study territory were old-growth stands (here defined by an age superior to 100 years) characterized by higher merchantable wood volume. Logging activities have therefore an influence on landscape structural diversity which differs from that of fire. Moreover, the most recent photographic aerial survey performed by Québec’s government significantly underestimated old-growth forests abundance on this territory. Most of these stands, defined by a complex structure based on field surveys, were identified as even-aged (i.e. structurally simple) by the aerial survey. Unsuitable thresholds for boreal forests as well as the absence of particularly visible old-growth attributes were the main factors that may explain the low accuracy of aerial surveys. The dynamics of boreal old-growth forests is complex, especially once the true old-growth stage reached. For this reason, the structure of old-growth stands may significantly change over time. Boreal old-growth forest structural diversity must be explicitly acknowledged by forest managers, because it implies the presence of different habitats among old-growth stands and therefore different species. However, logging activities cut in priority old-growth forests with the highest economic value, as indicated by our results. Ignoring this diversity (e.g. by only defining a given percentage of old-growth forests that must be maintained in managed landscapes, regardless of their structure) could therefore lead to the erosion of boreal old-growth forest diversity, causing biodiversity issues because of the disappearance of specific habitats. In addition, orthographic forest surveys are currently not accurate enough to identify boreal old-growth forests and discriminate their structures, hence limiting the development of efficient management strategies. The integration of boreal old-growth forests in sustainable forest management therefore requires first the acknowledgement of the diversity and the complexity of these ecosystems and second, the development of accurate tools capable of identifying all the forms of boreal old-growth forests.