Le paysage comme modulateur de la diversité des bryophytes boréales

Hernandez Rodriguez, Enrique (2026). Le paysage comme modulateur de la diversité des bryophytes boréales. (Thèse de doctorat). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1850

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Résumé

RÉSUMÉ

Les types de couvertures du sol et leur disposition spatiale sont des facteurs qui modèlent les communautés biologiques. Actuellement, les biomes de la planète subissent des transformations drastiques dans les schémas de composition et de configuration de leurs paysages, ce qui affecte directement la biodiversité native. Cette situation souligne l'urgence de comprendre comment ces changements influencent les espèces, en particulier dans les régions qui conservent encore de vastes étendues de territoires naturels, mais qui sont de plus en plus soumises à la pression des activités productives.

Cette thèse aborde cette problématique en adoptant une approche multi-échelle du paysage et multidimensionnelle de la biodiversité, dans le but de comprendre comment la structure du paysage influence la richesse spécifique, la composition des communautés et la diversité génétique des bryophytes boréales dans l’est du Canada. À travers l’analyse de 92 paysages de 10 km de rayon, il a été observé que l’expansion des forêts jeunes dans l’environnement réduit la richesse en mousses et hépatiques, avec des effets particulièrement marqués lorsque cette couverture dépasse 40 %. Il a également été constaté que l’agrégation des parcelles de conifères peut avoir un impact négatif sur certains groupes fonctionnels comme les hépatiques et les sphaignes. Ces résultats démontrent que, même dans des paysages boréaux relativement peu altérés, la qualité de la matrice paysagère exerce une influence significative sur la diversité des bryophytes. En guise de mesure de conservation, il est proposé d’éviter que la couverture de forêts jeunes dépasse le seuil critique de 40% et de réduire leur agrégation spatiale.

En explorant la composition des communautés, les patrons de rareté de 282 espèces de bryophytes ont été caractérisés dans deux domaines bioclimatiques aux couvertures forestières dominantes et régimes de perturbation différents : le domaine de la pessière à mousse (SPMO) et celui de la sapinière à bouleau blanc (BFWB). En appliquant l’approche de rareté de Rabinowitz, les espèces ont été classées selon leur distribution géographique, leur spécificité d’habitat et leur abondance locale. Il a été constaté que la majorité des espèces étaient rares, caractérisées par de petites populations et spécialisées dans des habitats tels que les forêts de conifères et les tourbières. Un gradient richesse-rareté a révélé une plus grande richesse et concentration d’espèces rares dans le SPMO, où plusieurs espèces communes se sont avérées rares dans le BFWB. Ce schéma est lié à des traits fonctionnels tels que la taille des spores et la stratégie sexuelle dioïque, indiquant une capacité de dispersion plus faible. Ces résultats soulignent le rôle crucial des forêts matures de conifères dans la conservation des bryophytes et l’importance des traits biologiques et des contextes régionaux dans la structuration des patrons de rareté.

Parallèlement, l’effet de la structure du paysage sur la diversité génétique de la mousse Dicranum flagellare Hedw., une espèce à reproduction majoritairement asexuée et à dispersion limitée, typique des forêts matures, a été analysé. À l’aide de données génomiques (SNPs) issues de 191 tiges collectées dans 12 fragments de forêt mature, il a été démontré que la configuration du paysage — notamment l’agrégation des zones non forestières — a un impact plus marqué que la composition sur la diversité et la structure génétique de l’espèce, avec des effets détectables jusqu’à 8 km. De façon inattendue, les paysages présentant une fragmentation modérée des vieilles forêts ont favorisé le flux génétique, homogénéisant la structure génétique entre les populations. De plus, les forêts d’âge intermédiaire et les zones non forestières adjacentes aux vieilles forêts ont contribué à accroître à la fois la diversité génétique et la différenciation entre populations. Ces résultats soulignent que la connectivité fonctionnelle dans les paysages boréaux peut être maintenue non seulement par des fragments conservés, mais aussi par des habitats complémentaires. Des seuils spatiaux importants ont été identifiés, comme la nécessité de maintenir environ 3 km de vieille forêt autour des parcelles clés, qui devraient être intégrés dans les plans de conservation.

Dans l’ensemble, cette thèse démontre que la diversité taxonomique et génétique des bryophytes boréales répond de manière sensible à la structure du paysage, et ce, à des échelles plus larges que ce qui avait été reconnu auparavant. Les résultats mettent en évidence l’importance d’intégrer la configuration spatiale de l’habitat dans les stratégies de conservation, en tenant compte non seulement de la quantité d’habitat résiduel, mais aussi de sa disposition, de sa complémentarité et de sa qualité fonctionnelle. Ainsi, cette recherche offre des contributions concrètes à une planification territoriale qui concilie conservation de la biodiversité et gestion responsable du paysage dans un contexte de changement global.

ABSTRACT

Land cover types and their spatial arrangement are key factors shaping biological communities. Currently, the world’s biomes are undergoing drastic transformations in the composition and configuration of their landscapes, directly affecting native biodiversity. This situation highlights the urgency of understanding how these changes influence species, particularly in regions that still retain vast natural areas but are increasingly subjected to pressure from productive activities.

This thesis addresses this issue by adopting a multi-scale landscape approach and a multidimensional perspective on biodiversity, with the aim of understanding how landscape structure influences species richness, community composition, and genetic diversity of boreal bryophytes in eastern Canada. Through the analysis of 92 landscapes with a 10 km radius, it was observed that the expansion of young forests in the surrounding environment reduces the richness of mosses and liverworts, with particularly strong effects when this cover exceeds 40%. It was also found that the aggregation of coniferous stands can negatively impact certain functional groups such as liverworts and sphagnum mosses. These results demonstrate that even in relatively undisturbed boreal landscapes, the quality of the landscape matrix exerts a significant influence on bryophyte diversity. As a conservation measure, it is proposed to avoid exceeding the critical threshold of 40% young forest cover and to reduce its spatial aggregation.

By exploring community composition, rarity patterns of 282 bryophyte species were characterized in two bioclimatic domains with different dominant forest covers and disturbance regimes: the spruce–moss domain (SPMO) and the balsam fir–white birch domain (BFWB). Using Rabinowitz’s rarity framework, species were classified according to their geographic distribution, habitat specificity, and local abundance. It was found that most species were rare, characterized by small populations and specialization in habitats such as coniferous forests and peatlands. A richness–rarity gradient revealed greater richness and a higher concentration of rare species in the SPMO, where several common species were found to be rare in the BFWB. This pattern is associated with functional traits such as spore size and dioicous sexual strategy, indicating lower dispersal capacity. These findings highlight the crucial role of mature coniferous forests in bryophyte conservation and the importance of biological traits and regional contexts in structuring rarity patterns.

In parallel, the effect of landscape structure on the genetic diversity of the moss Dicranum flagellare Hedw., a species with predominantly asexual reproduction and limited dispersal typical of mature forests, was analyzed. Using genomic data (SNPs) from 191 stems collected in 12 mature forest fragments, it was shown that landscape configuration—particularly the aggregation of non-forested areas—has a stronger impact than composition on the species’ genetic diversity and structure, with detectable effects up to 8 km. Unexpectedly, landscapes with moderate fragmentation of old-growth forests promoted gene flow, homogenizing genetic structure among populations. Additionally, intermediate-aged forests and non-forested areas adjacent to old-growth forests contributed to increasing both genetic diversity and differentiation among populations. These results emphasize that functional connectivity in boreal landscapes can be maintained not only through conserved fragments but also through complementary habitats. Important spatial thresholds were identified, such as the need to maintain approximately 3 km of old-growth forest around key patches, which should be incorporated into conservation planning.

Overall, this thesis demonstrates that the taxonomic and genetic diversity of boreal bryophytes responds sensitively to landscape structure, at broader scales than previously recognized. The results highlight the importance of integrating spatial habitat configuration into conservation strategies, considering not only the quantity of remaining habitat but also its arrangement, complementarity, and functional quality. This research thus provides concrete contributions to land-use planning that reconciles biodiversity conservation with responsible landscape management in a context of global change.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Thèse de doctorat)
Directeur ou directrice de recherche:	Frenton, Nicole
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Villarreal-Aguilar, Juan-Carlos
Informations complémentaires:	Cette thèse contient un article publié dans une revue. Voici le lien vers la version officielle : l’article « Patch level boreal bryophyte diversity driven by landscape heterogeneity » a été publié par Elsevier dans la revue « Forest Ecology and Management » en 2024 : https://doi.org/10.1016/j.foreco.2024.121978
Mots-clés libres:	écologie du paysage, espèces communes, espèces rares, génétique du paysage, modèle en mosaïque, plantes non vasculaires, seuils de gestion forestière, common species; forest management thresholds; landscape ecology; landscape genetics; mosaic model; non-vascular plants; rare species
Divisions:	Forêts > Doctorat en sciences de l'environnement
Date de dépôt:	26 juin 2026 14:34
Dernière modification:	26 juin 2026 14:34
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1850

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