Impact of mining sites revegetated with native flowering plants on communities of pollinator insects in the context of the boreal forest / Impact des sites miniers végétalisés avec des plantes à fleurs indigènes sur les communautés d'insectes pollinisateurs dans le contexte forestier boréal

Résumé La végétalisation des sites miniers est une obligation légale au Québec, ainsi que dans plusieurs provinces canadiennes et aux États-Unis. Le but est de retourner un site minier à un état satisfaisant après des efforts de restauration. Les objectifs antérieurs des approches de végétalisation consistaient principalement à reverdir les surfaces et à limiter les effets de l’érosion. Dernièrement, les efforts se sont axés sur la capacité des sols dégradés, ce qui inclut des sols miniers végétalisés, à fournir des services écosystémiques supplémentaires. Ce projet met l’accent sur les services écosystémiques de création d’habitats pour les insectes pollinisateurs en utilisant des plantes à fleurs indigènes pour effectuer la végétalisation des sites miniers. L’étude a été effectuée dans le contexte de l’écosystème de la forêt boréale en Abitibi-Témiscamingue dans l’ouest du Québec. Premièrement, le projet a examiné l’Asclepias syriaca, une des espèces d’asclépiades qui sert de plante hôte pour le papillon monarque, Danaus plexippus, une espèce en voie de disparition. Nous avons testé l’hypothèse que D. plexippus aura un taux de survie semblable sur les sites miniers végétalisés avec cette espèce et sur des sites témoins en bord de route. Le deuxième volet est axé sur les communautés d’insectes pollinisateurs présents sur la verge d’or du Canada, Solidago canadensis, une plante pionnière polyvalente utilisée sur des sites miniers végétalisés. L’abondance et la diversité d’insectes pollinisateurs ont été comparées sur des sites miniers végétalisés et des sites témoins en bord de route. Le plan expérimental impliquait 9 dispositifs en blocs complets aléatoires sur 8 sites miniers en Abitibi-Témiscamingue. Huit sites témoins ont été choisis avec A. syriaca ou S. canadensis. Les suivis sur le terrain ont été effectués pendant les étés 2021 et 2022. Les variables mesurées pour D. plexippus et A. syriaca incluent : la température, la hauteur des plantes, le nombre de feuilles, le nombre d'oeufs et chenilles de D. plexippus, ainsi que les concentrations des éléments traces et nutriments dans le sol. Les variables pour S. canadensis incluent : la hauteur et densité des plantes, les concentrations des éléments traces et nutriments du sol, ainsi que le nombre d’insectes issus de la capture avec un filet et de la capture passive avec des pièges bols. Les connaissances sur la présence de syrphes (Syrphidae) et diverses familles d’abeilles (Apidae, Halictidae, Megachilidae, etc.) sont largement concentrées dans les grands centres de population du sud du Québec. Les résultats de cette étude montrent une abondance et une diversité importante d’insectes pollinisateurs sur les sites miniers végétalisés avec la verge d’or du Canada, avec une plus grande abondance sur les sites miniers par rapport aux sites témoins. Le nombre d’individus d’insectes pollinisateurs augmentait de façon linéaire avec le nombre cumulé de tiges de S. canadensis. Cette étude apporte de nouvelles informations sur la diversité d’insectes pollinisateurs qui visitent la verge d’or du Canada sur les sites miniers végétalisés dans le contexte de l’écosystème forestier boréal d’Abitibi-Témiscamingue. La limite nordique de la migration de D. plexippus se situe en Abitibi-Témiscamingue. Pendant la saison 2021, des chenilles de D. plexippus ont survécu jusqu’aux stades mobiles de développement larvaire (stades 4 et 5) sur 5 des 8 sites miniers investigués, tandis qu’en 2022, la présence de D. plexippus a été observée sur 1 site minier. Le facteur avec la plus grande influence sur le nombre d’individus de D. plexippus était la hauteur totale cumulée des tiges d’A. syriaca, où une taille totale plus élevée de tiges correspondait au plus grand nombre d’individus de D. plexippus. Il n’y avait aucune indication que les concentrations des éléments traces et nutriments du sol avaient un impact sur le nombre d’individus ou le taux de survie de D. plexippus sur les sites miniers. Abstract The revegetation of mining sites is a legal requirement in many Canadian provinces and American states; the goal is that a mining site may return to a satisfactory state after reclamation efforts. Previous objectives in revegetation practices consisted of greening the space and limiting erosion. More recent efforts have focused on the capacity for anthropogenic soils, including revegetated mines, to provide additional ecosystem services. This project focuses on ecosystem services by creating suitable habitats for communities of indigenous pollinator insects by selecting indigenous flowering plants to use in mine site revegetation. It takes place in the context of the boreal forest ecosystem in Abitibi-Témiscamingue in western Québec. First, the project examined Asclepias syriaca, one of the host milkweed plant species for the endangered monarch butterfly, Danaus plexippus. Concentrations of nutrients such as nitrogen were examined in A. syriaca leaves and trace elements of heavy metals were measured. I tested the hypothesis that D. plexippus will have a comparable survival rate on revegetated mining sites compared with roadside control locations. The second portion of the project focused on communities of pollinator insects on Solidago canadensis, a polyvalent pioneer forb used on revegetated mining sites. To compare feeding habitat quality between mining sites and roadside control sites, and the pollinator insect abundance and diversity was compared. Nine experimental settings (randomized complete block design) were used on 8 different mining sites in Abitibi-Témiscamingue. A total of 8 roadside control sites were chosen as they have A. syriaca or S. canadensis growing. Fieldwork was conducted during the summers of 2021 and 2022. Variables measured for D. plexippus and A. syriaca include temperature, height of A. syriaca, number of leaves, the numbers of D. plexippus eggs and caterpillars, as well as chemical trace element and nutrient concentrations of soil. Solidago canadensis variables included temperature, wind level using the Beaufort scale, height of plants, patch density, trace element and nutrient analysis of the soil, timed focal flower observations of insect visitors, as well as active capture using net sweeps and passive capture using pan traps. Existing knowledge regarding the presence of flower flies (Syrphidae) and diverse families of bees (Apidae, Halictidae, Megachilidae, etc.) are mostly concentrated in the large population centres of southern Québec. The results of this study show that the abundance and diversity of pollinator insects are important on mine sites revegetated with Canadian goldenrod, with a greater abundance on mine sites compared to the control sites. This study brings new information on the diversity of pollinator insects visiting Canadian goldenrod on revegetated mine sites in the context of the boreal forest of Abitibi-Témiscamingue. The northern limit of D. plexippus’ migration lies within Abitibi-Témiscamingue. During the 2021 season, D. plexippus caterpillars survived to the mobile stages of larval development (stages 4 and 5) on 5 of the 8 mine sites, while in 2022 survival was observed on 1 mine site. The strongest influence on survival to the mobile stages of development was the pooled total height of A. syriaca stems of a plot, with higher pooled height having a higher rate of survival. There was no indication that soil trace element and nutrient analysis impacted survival rates of D. plexippus on mine sites.

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