Dynamique des pinèdes à pin rouge (Pinus resinosa AIT.) et à pin blanc (Pinus strobus L.) durant l’Holocène en forêt tempérée nordique au Québec

Blache, Marion (2026). Dynamique des pinèdes à pin rouge (Pinus resinosa AIT.) et à pin blanc (Pinus strobus L.) durant l’Holocène en forêt tempérée nordique au Québec. (Thèse de doctorat). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1856

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Résumé

RÉSUMÉ

La forêt tempérée du Québec représente la limite septentrionale de nombreuses espèces tempérées, dont le pin blanc (Pinus strobus L.) et le pin rouge (Pinus resinosa Ait.). La dynamique de ces deux espèces est fortement influencée par l’interaction de facteurs environnementaux, climatiques, de processus biotiques et de perturbations naturelles telles que les feux de forêt. Depuis plusieurs siècles, l’exploitation forestière et la suppression des feux ont profondément modifié la structure et la régénération des peuplements de pin blanc et de pin rouge. Dans ce contexte, des mesures de gestion, comme les brûlages dirigés dans le Parc National de la Mauricie, ont été mises en place, mais n’ont pas toujours produit les effets escomptés. En effet, la régénération du pin blanc et du pin rouge dépend des régimes de feu, notamment d’une combinaison de feux de surface et de feux de cime. Comprendre l’effet de ces perturbations sur la régénération du pin blanc et du pin rouge à des échelles séculaire et millénaire (Holocène) est crucial pour anticiper leurs trajectoires futures face aux changements climatiques et aux pressions anthropiques. L’objectif général de cette thèse était d’examiner la réponse du pin blanc et du pin rouge aux variations climatiques et aux changements des régimes de feu depuis l’Holocène, en combinant une approche paléoécologique et de modélisation. Plus spécifiquement, elle visait à : (1) reconstituer les régimes de feu dans la forêt tempérée nordique afin d’évaluer les effets des feux de surface et des feux de cime sur l’établissement et la persistance du pin blanc et du pin rouge ; (2) distinguer les rôles respectifs du climat et des régimes de feux dans l’abondance du pin blanc au cours de l’Holocène dans la partie nord de son aire de répartition actuelle ; et (3) évaluer la dynamique future des peuplements de pin blanc et de pin rouge, à l’horizon 2150, sous différents scénarios climatiques et de perturbations (feux).

Dans une première étape, les régimes de feux passés et la dynamique des pins ont été reconstitués par l’analyse de charbons de bois et de grains de pollen. Un seuil de différenciation des feux de surface et de cime a permis de montrer que, pendant l’Optimum Climatique Holocène (8400 –4500 ans cal. BP), l’abondance maximale des pins blancs et des pins rouges était associée à un régime de feux mixtes : feux de surface fréquents, mais peu sévères et feux de cime ponctuels et sévères. À l’inverse, durant le Néoglaciaire (4500 –1500 ans cal. BP), un régime de feux dominé uniquement par des feux de surface a entraîné une diminution des populations de pins blancs et de pins rouges.

La deuxième étape, utilisant une approche multi-indicateurs (charbon, pollen, chironomes), a montré que l’abondance du pin blanc, durant l’Holocène, est contrôlée à la fois par le climat et les régimes de feux dans la partie nord de son aire de répartition actuelle. La température estivale a été le principal facteur déterminant la présence du pin blanc. Le régime de feux, quant à lui, a influencé sur son abondance et sa persistance à long terme.

Enfin, l’utilisation du modèle spatialement explicite LANDIS-II a permis de projeter les trajectoires futures des peuplements de pin blanc et de pin rouge. Les changements de la sévérité des feux, associés à une augmentation des espèces feuillues, devraient affecter l’abondance du pin rouge. L’absence d’un régime de feux mixtes — feux de surface fréquents et peu sévères et feux de cime peu fréquents et sévères — pour préparer les lits de germination et limiter la compétition, a compromis la régénération du pin rouge et a entraîné une diminution de son abondance dans le PNLM. À l’inverse, l’augmentation des températures permettrait un allongement de la saison de croissance favorisant l’établissement et la croissance du pin blanc, favorisant, ainsi, une augmentation de son abondance.

Cette approche intégrative, combinant archives sédimentaires et projections modélisées, fournit une vision des trajectoires possibles de la forêt tempérée nordique et plus spécifiquement des peuplements de pins blancs et de pins rouges, offrant des bases pour la conservation et la gestion durable de ces essences.

ABSTRACT

Quebec’s temperate forest represents the northern limit of many temperate species, including white pine (Pinus strobus L.) and red pine (Pinus resinosa Ait.). The dynamics of these two species are strongly influenced by the interaction of environmental and climatic factors, biotic processes, and natural disturbances such as forest fires. Over several centuries, logging and fire suppression have profoundly altered the structure and regeneration of white pine and red pine stands. In this context, management measures such as controlled burns in La Mauricie National Park have been implemented but have not always produced the desired results. Indeed, white pine and red pine regeneration depend on fire regimes, particularly a combination of surface fires and crown fires. Understanding the effects of these disturbances on white pine and red pine regeneration, on a secular and millennial (Holocene) scale, is crucial for anticipating their future trajectories in the face of climate change and anthropogenic pressures. The overall objective of this thesis was to examine the response of white pine and red pine to climatic variations and changes in fire regimes since the Holocene, combining a paleoecological and modelling approach.

More specifically, it aims to: (1) reconstruct fire regimes in the northern temperate forest in order to assess the effects of surface fires and crown fires on the establishment and persistence of white pine and red pine; (2) distinguish the respective roles of climate and fire regimes on white pine abundance during the Holocene in the northern part of its current range; (3) assess the future dynamics of white pine and red pine stands by 2150 under different climates and disturbance (fire) scenarios.

In a first step, past fire regimes and pine dynamics were reconstructed by analyzing charcoal and pollen. A differentiation threshold between surface and crown fires showed that during the Holocene Climatic Optimum (8,400–4,500 cal BP), the maximum abundance of white pine and red pine was associated with a mixed fire regime: frequent but mild surface fires and occasional crown fires. Conversely, during the Neoglacial period (4,500–1,500 cal BP), a fire regime dominated solely by surface fires led to a decline in white pine and red pine populations.

The second step, using a multi-indicator approach (charcoal, pollen, chironomids), showed that white pine abundance, during the Holocene, was controlled by both climate and fire regimes in the northern part of its current range. Summer temperatures were the main factor determining the presence of white pine. The fire regime, meanwhile, influenced its abundance and long-term persistence.

Finally, the use of the spatially explicit LANDIS-II model made it possible to project future trajectories for white pine and red pine stands. Changes in fire severity, combined with an increase in hardwood species, are expected to affect red pine abundance. The absence of a mixed fire regime—frequent, low-severity surface fires and infrequent, severe crown fires—to prepare seedbeds and limit competition has compromised red pine regeneration and led to a decline in its abundance in the LMNP. Conversely, rising temperatures would lengthen the growing season, promoting the establishment and growth of white pine and thus increasing its abundance.

This integrative approach, combining sedimentary archives and modelled projections, provides insight into the possible trajectories of the northern temperate forest and, more specifically, white pine and red pine stands, laying the groundwork for the conservation and sustainable management of these species.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Thèse de doctorat)
Directeur ou directrice de recherche:	Asselin, Hugo
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Ali, Adam et Bergeron, Yves
Informations complémentaires:	Doctorat sur mesure en paléoécologie des forêts mixtes. // Institution en extension : Université de Montpellier.
Mots-clés libres:	Forêt tempérée; Holocène; Sédiments lacustres; Feux de surface; Feux de cime; Végétation; Climat; Charbon; Pollen; Chironomes; Pinus strobus; Pinus resinosa; Temperate forest; Holocene; Lacustrine sediments; Fires; Vegetation; Climate; Charcoal; Chironomids
Divisions:	Forêts > Doctorat sur mesure
Date de dépôt:	03 juill. 2026 15:35
Dernière modification:	03 juill. 2026 15:35
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1856

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