Soutenance mémoire
Récolte des fruits et mesures de productivité
Les changements climatiques
Les impacts du réchauffement climatique sont de mieux en mieux documentés pour les écosystèmes nordiques. En plus des impacts locaux et régionaux, des mécanismes de rétroaction entre les milieux arctiques et le système global pourraient avoir des répercussions à l’échelle planétaire (Callaghan et al, 2004). À titre d’exemple, si l’augmentation de température entraîne l’accroissement du couvert végétal, cela est susceptible de modifier la couche nivale et par conséquent, l’albédo été comme hiver et entraîner un phénomène de rétroaction positive sur le climat (Callaghan & Jonasson, 1995; Wolf et al, 2008).
Le retrait des glaciers continentaux (Breen & Lévesque, 2008), le dégel du pergélisol, l’augmentation de la saison de croissance (Bégin, 2006; Stone et al, 2002) et l’augmentation de la strate ligneuse érigée font partie des résultats perceptibles qu’engendrent les changements climatiques auxquels nous assistons (Tape et al, 2006).
Ces changements climatiques rapides, imputables aux activités anthropiques (Ellis & Rochefort, 2006; Syndonia et al, 2002), ont d’importantes répercussions pour les milieux des hautes latitudes et leurs organismes, qui semblent être plus sensibles au réchauffement climatique (Aerts et al, 2006).
Impacts sur les plantes nordiques
Parce que les plantes arctiques et sub-arctiques vivent dans l’un des environnements les plus extrêmes, où leur croissance et leur développement sont contraints par une courte saison de croissance, de basses températures et une disponibilité en nutriments linûtée (Shevtsova et al, 1997; Gerdol et al, 2000; Syndonia et al, 2002), les plantes du domaine bioclimatique de la toundra constituent de bons bioindicateurs, étant sensibles à tout changement d’ordre climatique (Wookey, 2008). En effet, le climat est un facteur déterminant quant à la croissance et au développement, la
phénologie, la physiologie, la répartition et les interactions végétales. Ces variables peuvent donc être utilisées pour l’étude des possibles effets des changements climatiques sur la végétation arctique (Walther, 2003). L’élévation de la température moyenne saisonnière peut par exemple avoir un impact sur la durée de la saison de croissance, par la fonte hâtive de la couche nivale et la diminution du couvert nival (Stone et al, 2002; Callaghan & Jonasson, 1995; Wookey, 2008; Robinson et al, 1998; Zhou et al, 2001).
Tout ceci a des impacts directs et indirects sur les espèces végétales, à court (p. ex., phénologie, croissance et reproduction) et à long terme (p. ex., structure et dynamique des communautés; Walker et al, 2006). En milieu arctique, la croissance des plantes au printemps est synchronisée avec la fonte des neiges, liée à l’augmentation de température, tout comme la fm de la saison de croissance est déclenchée par le refroidissement. Le réchauffement climatique a par conséquent d’importants effets sur la durée de la saison de croissance (Aerts et al, 2006). Depuis les vingt dernières années, la saison de croissance débute plus hâtivement en Eurasie (c.-à-d., environ 6 jours) et en Amérique du Nord (c.-à-d., environ 8 jours) et elle est retardée à l’automne (Eurasie:
Il jours; Amérique du Nord: 4 jours; Zhou et al, 2001).
La densification arbustive et arborescente
Durant les cinquante dernières années, la végétation arctique près de la limite des arbres s’est modifiée, avec des arbustes plus grands et de plus gros diamètres. La strate arbustive a même colonisé et domine maintenant des milieux autrefois ouverts (Sturm et al, 200 1, Tape et al, 2006). Depuis les 150 dernières années, il y a eu un avancement latitudinal (c.-à-d., 10 à 20 m) et altitudinal (c.-à-d., 2 à 5 m) de la limite des arbres au nord-ouest du Canada, relié principalement à la croissance de Picea glauca (Moench) Voss (Walther, 2003). Concernant la strate arbustive érigée, elle colonise et domine maintenant des milieux autrefois ouverts (Tremblay et al, 2012; Myers-Smith et al, 2011; Tape et al, 2006; Hudson & Henry, 2009; Wolf et al, 2008; Aerts et al, 2006; Walker et al, 2006; Hinzman et al, 2005; Tommervik et al, 2004; Walther, 2002; Sturm
et al, 2001; Zhou et al, 2001; Myneni et al, 1997).
De tels changements modifient la composition, la structure et la dynamique des communautés végétales (Aerts et al, 2006; Wolf et al, 2008; Chapin et al, 1995; Parsons et al, 1994). Par exemple, la compétition pour la lumière et les nutriments peut devenir plus forte et défavoriser la croissance et la reproduction d’espèces moins compétitives (press et al, 1998). Un des sites à l’étude, Kangiqsualujjuaq (Rivière George), près de la limite des arbres subit depuis au moins une dizaine d’années une expansion ligneuse dominée par Betula glandulosa Michx et Larix làricina (DuRoi) Koch (Tremblay et al, 2012). La fermeture du milieu par l’augmentation du couvert ligneux érigé modifie les facteurs abiotiques (p. ex., disponibilité de lumière, nutriments, température) (Forseth et al, 2001; Callaghan & Jonasson, 1995) et par conséquent, la compétition interspécifique
pour les ressources (Gerdol et al, 2000; Shevtsova et al, 1997).
Les plantes investissent différemment selon les conditions environnementales (c.-à-d., allocation des ressources; Grime, 1977; Chapin et al, 1994; Callaway & Walker, 1997). La présence d’un couvert érigé est susceptible de modifier les conditions (p. ex., luminosité, température), en comparaison aux milieux ouverts. Par conséquent, ceci pourrait défavoriser la croissance et la production de fruits d’arbustes de faible taille. La disponibilité lumineuse peut aussi grandement limiter la floraison (Arfts et al, 1999), affectant ainsi la fructification. Cependant peu de données existent sur l’effet d’une réduction de la lumière disponible causée par la densification arbustive, quant à l’effort reproducteur des arbustes prostrés producteurs de petits fruits (Dormann & W oodin,
2002). Il est donc difficile de prédire les variations de productivité des arbustes de faible taille, de même que celles sur la qualité nutritive (p. ex., antioxydants). Par contre, il est connu que ces propriétés peuvent varier en fonction des conditions environnementales, comme la lumière disponible et la température (Hansen et al, 2006; Ernst et al, 1991; Riga et al, 2008).
Ainsi, nous constatons que l’ensemble des changements climatiques modifiant les conditions environnementales, sont susceptibles d’entraîner des répercussions sur la reproduction des espèces productrices de petits fruits, ainsi que sur leur qualité nutritive et auront inévitablement des répercussions sur cette ressource utilisée par les communautés inuites et les espèces animales de la toundra.
Objectifs
Le mémoire contient deux chapitres, traitant des impacts associés aux changements climatiques sur la production de fruits, soit la densification arbustive et l’augmentation des températures. Dans le chapitre II, l’objectif principal était de quantifier la baisse de productivité de trois espèces (V vitis-idaea L., V uliginosum L. et E. nigrum L.; Figure 1.1), de vérifier leur sensibilité aux conditions de luminosité et leur croissance sous couvert érigé. Nous avons aussi déterminé l’impact de la fermeture du milieu sur la croissance primaire (c.-à-d., élongation annuelle) de la camarine (E. nigrum).Plus près de la limite des arbres, l’analyse de photos aériennes prises à Rivière George (c.-à-d., Kangiqsualujjuaq, Nunavik) en 1964 et 2003 montre la progression de la densification arbustive (Tremblay et al, 2012). Les variations de productivité de fruits et de croissance d’ E. nigrum ont été comparées selon cinq types de couverts (Figure 1.2) :
1- 0: milieux ouverts en 1964 et en 2003
2- a+: strate arbustive discontinue en 1964 et continue en 2003 (fermeture du milieu)
3- a : strate arbustive continue en 1964 et en 2003
4- A+ : strate arborescente discontinue en 1964 et continue en 2003 (fermeture du milieu)
5- A: strate arborescente continue en 1964 et en 2003
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Table des matières
REMERCIEMENTS
AVANT-PROPOS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
CHAPITRE 1 MISE EN CONTEXTE ET PROBLÉMATIQUE
1.1 Les changements climatiques
1.2 Impacts sur les plantes nordiques
1.3 La densification arbustive et arborescente
1.4 Objectifs
CHAPITRE II IMPACT DE L’AUGMENTATION DU COUVERT LIGNEUX ÉRIGÉ SUR LA PRODUCTIVITÉ D’EMPETRUM NIGRUM L., VACCINIUM ULIGINOSUM L. ET VACCINIUM VITIS-IDAEA L., À KANGIQSUJUAQ ET KANGIQSUALUJJUAQ (NUNAVIK)
2.1 Résumé
2.2 Introduction
2.3 Méthodologie
2.3.1 Aire d’étude
2.3.2 Espèces à l’étude
2.3.3 Sélection des sites
2.3.4 Caractérisation végétale et environnementale
2.3.5 Mesures d’élongation annuelle d’Empetrum nigrum
2.3.6 Productivité et mûrissement des fruits
2.3.7 Analyses statistiques
2.4 Résultats
2.4.1 Caractérisation végétale
2.4.2 Caractérisation environnementale
2.4.3 Mesures d’élongation annuelle d’Empetrum nigrum
2.4.4 Productivité d’Empetrum nigrum, Vaccinium uliginosum et Vaccinium vitis-idaea
2.4.5 Mûrissement des fruits
2.5 Discussion
2.5.1 Caractérisation végétale
2.5.2 Mesures d’élongation annuelle d’Empetrum nigrum
2.5.3 Productivité d’Empetrum nigrum
2.5.4 Productivité de Vaccinium uliginosum
2.5.5 Productivité de Vaccinium vitis-idaea
2.5.6 Mûrissement des fruits
2.6 Conclusion
CHAPITRE III IMPACT D’UN RÉCHAUFFEMENT EXPÉRIMENTAL SUR LA PRODUCTMTÉ ET LA QUALITÉ NUTRITIVE DES FRIDTS D’EMPETRUM NIGRUM L., VACCINIUM ULIGINOSUM L. ET VACCINIUM VITIS-IDAEA L., À KANGIQSUJUAQ ET KANGIQSUALUJJUAQ ~UNA VIK)
3.1 Résumé
3.2 Introduction
3.3 Méthodologie
3.3.1 Aire d’étude
3.3.2 Installation des parcelles
3.3.3 Récolte des fruits et mesures de productivité
3.3.4 Analyses en laboratoire
3.3.5 Analyses statistiques
3.4 Résultats
3.4.1 Productivité de fruits sous condition expérimentale
3.4.2 Qualité nutritive: polyphénols totaux et capacité antioxydante
3.5 Discussion
3.5.1 Productivité de fruits sous condition expérimentale
3.5.2 Qualité nutritive: polyphénols totaux et capacité antioxydante
3.6 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPillQUES
ANNEXE A LISTE DES PLANTES VASCULAIRES ÉCHANTILLONNÉES À KANGIQSUJUAQ ET KANGIQSUALUJJUAQ, NUNAVIK
ANNEXEB CARACTÉRISTIQUES ENVIRONNEMENTALES
ANNEXEC EXEMPLE DE RAMETS D’EMPETRUM NIGRUM EN MILIEU OUVERT , ET FERME
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