Recovery of ground beetles following clear-cut and partial-retention harvesting in boreal mixedwood forests

La conservation de la biodiversité forestière à long terme dépendra des approches durables de la gestion forestière qui maintiennent l'hétérogénéité de l'habitat et qui ont la capacité d'atténuer les effets du changement climatique. Les pratiques sylvicoles qui maintiennent une rétention importante des peuplements devraient mieux conserver ou recréer des structures d'habitat conformes à celles que l'on trouve dans les peuplements maintenus par des perturbations naturelles comparativement aux coupes totales. Dans ce contexte, l'exploitation avec rétention partielle peut constituer une stratégie efficace et réalisable pour la conservation de la biodiversité. Dans cette thèse, je teste l'efficacité de la coupe totale et de l'augmentation de l'intensité de la récolte par rétention partielle pour la conservation de la biodiversité des carabes, un groupe diversifié et omniprésent de prédateurs généralistes, sur une période de 20 ans après la récolte. Des traitements de récolte ont été appliqués dans le cadre de l'expérience SAFE dans trois types de couvert forestier représentatifs de la succession typique après incendie dans les forêts boréales mixtes du Québec (peuplements de feuillus, de résineux et mixtes). Les traitements sylvicoles comprennent la coupe totale avec des résidus d'exploitation laissés sur place ou traités par brûlage dirigé ou par récolte de l'arbre entier, la récolte avec rétention partielle où 34%, 60% ou 67% de la structure sur pied a été conservée et des témoins non récoltés. En utilisant des arbres de régression multivariés, j'ai constaté que la composition de carabes dans les coupes partielles de feuillus s'est rapprochée de celle des témoins dans les 10 ans suivant la récolte. Après 15 ans, les assemblages de coléoptères dans les coupes totales de résineux et de feuillus où les résidus d'exploitation ont été conservés se sont également rétablis. Après 20 ans, les carabes dans les coupes de feuillus avec brûlages dirigés ou récoltes d'arbres entiers s'étaient rétablis, mais les effets de la récolte dans les peuplements mixtes persistaient 20 ans après la récolte. Ces résultats indiquent que la récolte avec rétention partielle peut accélérer le rétablissement de la biodiversité résidente dans les peuplements dominés par les feuillus, alors que les options de gestion intensive devraient retarder le rétablissement. J'ai ensuite prédit l'impact combiné à long terme de l'exploitation avec rétention partielle et du changement climatique sur l'abondance des carabes au cours des deux prochaines décennies, en combinant l'échantillonnage répété des carabes à SAFE avec des modèles de dynamique de peuplement forestier spécifiques aux sites et des données météorologiques dans le cadre du scénario de faibles émissions SSP1-2.6 et du scénario d'émissions élevées SSP5-8.5. Dans le cadre du scénario SSP1-2.6, la plupart des espèces de carabes devraient augmenter au cours des prochaines décennies, en particulier dans les peuplements ayant fait l'objet d'une rétention post-récolte importante. Les traitements à forte rétention ont également conféré un avantage numérique aux populations résidentes, augmentant la résistance aux périodes de stress à court terme, telles que les épidémies d'insectes. Dans le cadre du SSP5-8.5, de nombreuses espèces ont augmenté dans un premier temps, avant de décliner au fil du temps. Alors que l'abondance des carabes était la plus élevée dans les traitements à forte rétention, les populations de tous les traitements ont atteint une faible densité à la fin de la décennie dans le cadre du PAS5-8.5. Ces résultats suggèrent que l'exploitation avec rétention partielle peut contribuer à atténuer les effets du changement climatique et à préserver la biodiversité dans le cadre de scénarios d'émissions plus faibles, mais qu'elle sera probablement moins efficace dans le cadre de scénarios de changement climatique extrêmes. Enfin, j’ai testé la façon dont les changements rapides des conditions environnementales après la récolte influencent la sélection des adaptations en matière de survie et de fécondité chez deux espèces de carabes, Pterostichus pensylvanicus et Pterostichus coracinus. En utilisant des parents issus de peuplements non récoltés ou ayant récemment subis une coupe totale, j'ai évalué le rendement reproductif des femelles et l'approvisionnement de la progéniture en élevant des descendants dans des expériences de jardin commun et de transplantation réciproque. J'ai constaté que les oeufs pondus par des femelles de P. pensylvanicus provenant de coupes totales avaient plus de chances d'éclore et que la progéniture se développait plus rapidement, ce qui suggère un approvisionnement accru de la progéniture. Chez P. coracinus, les femelles provenant de coupes totales ont pondu plus d'oeufs, ces derniers ont éclos plus rapidement et ont eu plus de succès à l'éclosion, ce qui suggère un investissement accru dans la production reproductive globale et un approvisionnement accru de la progéniture. Dans l'expérience de transplantation réciproque, j'ai observé des interactions significatives entre l'habitat et la lignée sur la survie de P. coracinus. La survie augmentait lorsque la progéniture était élevée dans de nouveaux habitats, ce qui indique que les zones adjacentes entre les habitats non exploités et les coupes totales peuvent être utiles pour maintenir la biodiversité pendant les périodes de stress. L'ensemble de ces résultats montre que les femelles provenant de coupes totales augmentent l'investissement dans la fécondité, compensant partiellement l'augmentation de la mortalité larvaire après la récolte, et peuvent améliorer la résilience des populations de coléoptères vivant dans des environnements physiologiquement stressants. Dans l'ensemble, cette thèse contribue aux efforts de conservation en fournissant un calendrier pour les opérations forestières qui précise quand, ou si, les peuplements se sont complètement rétablis 20 ans après la coupe, en fournissant des lignes directrices sur les niveaux de rétention sur pied nécessaires pour préserver la biodiversité face aux futurs facteurs de stress climatique et en mettant en évidence des stratégies d’adaptation potentielles chez les carabes qui peuvent aider à compenser l'augmentation de la mortalité résultant de conditions environnementales stressantes. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : conservation de la biodiversité; forêts mixtes boréales; Carabidae; changement climatique; sylviculture écologique; évolution du cycle de vie; coupe partielle; évolution rapide; rétention variable.

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