Understanding the effects of multiple disturbances on understorey plant communities in the boreal forest / Comprendre les effets des perturbations multiples sur les communautés végétales du sous-bois dans la forêt boréale

RÉSUMÉ Les bryophytes et les plantes vasculaires sont des éléments essentiels de la biodiversité de la forêt boréale, qui est façonnée par les perturbations. Une poignée d'études a été menée dans ce contexte pour évaluer le changement de succession dû à des perturbations individuelles telles que l'exploitation forestière et minière sur les bryophytes et les plantes vasculaires. Cependant, peu d'études ont été consacrées à l'identification de la manière dont les perturbations multiples, y compris leur interaction, modulent la structure des plantes vasculaires et des bryophytes qui constituent les éléments vitaux de la végétation du sous-étage. Cette étude examine comment la richesse et la composition des hépatiques, des mousses et des plantes vasculaires changent en réponse à de multiples perturbations directes et indirectes dans les régions écologiques de l'Abitibi-Bas-Terres et du lac Matagami au Québec. L'échantillonnage stratifié a été utilisé pour répartir les parcelles dans la zone centrale et la zone environnante de six types de perturbations : feux de forêt, défoliation par la tordeuse des bourgeons de l'épinette et la livrée des forêts, récolte, exploitation minière, construction de routes et lignes de transport d'énergie. Au total, 556 parcelles pour les bryophytes et 401 parcelles pour les plantes vasculaires provenant d'ensembles de données préexistants, ainsi que des données de terrain supplémentaires provenant de 25 parcelles, ont été utilisées. Les bryophytes ont été échantillonnés dans chaque parcelle de 5 m × 10 m à l'aide de la méthode d'échantillonnage de l'habitat floristique modifiée. Les plantes vasculaires ont été recensées dans trois quadrats de 1 m × 1 m situés au hasard, sur la base d'estimations du pourcentage de couverture. Un modèle linéaire généralisé avec régression quasiPoisson a été appliqué pour évaluer les effets sur la richesse des espèces. Dans toutes les perturbations directes, à l'exception du feu, un nombre croissant de perturbations multiples a entraîné une diminution de la richesse en hépatiques, une stabilité de la richesse en mousses et une augmentation de la richesse en plantes vasculaires. Dans les parcelles touchées par le feu, des perturbations supplémentaires ont favorisé une plus grande richesse dans tous les groupes de plantes. Sous l'effet de perturbations indirectes, la richesse des hépatiques et des plantes vasculaires a diminué, tandis que la richesse des mousses n'a pas montré de tendance cohérente. Nous avons également observé un changement clair dans la composition des espèces avec l'augmentation des perturbations. Les perturbations directes ont été associées à une transition vers des communautés de sous-bois dominées par les feuillus, tandis que les perturbations indirectes ont favorisé les assemblages associés aux conifères. Le déclin de la richesse des hépatiques souligne leur dépendance à l'égard de microhabitats et de substrats stables et humides tels que le bois mort, les chicots et les souches. La stabilité de la richesse en mousses est probablement due au renouvellement des espèces qui maintient la diversité globale. L'augmentation de la richesse en plantes vasculaires peut refléter l'établissement d'espèces pionnières adaptées aux perturbations et aux environnements à feuilles caduques. Ainsi, parmi les plantes du sous-étage, les hépatiques présentent une sensibilité accrue à un nombre croissant de perturbations, avec des effets plus prononcés observés sur les sites directement touchés par rapport à ceux qui le sont indirectement. Cette recherche met en évidence les effets cumulatifs et additifs des perturbations, ce qui devrait aider les développeurs et les gestionnaires à prévoir l'impact des perturbations en cours au niveau du paysage. L'intégration des effets directs et indirects des perturbations dans la planification au niveau du paysage est plus efficace pour la conservation des communautés de sous-bois dans des régimes de perturbation changeants. ABSTRACT Bryophytes and vascular plants are essential components of biodiversity in the boreal forest, which is shaped by disturbance. Several studies have been conducted in this context to evaluate successional change due to individual disturbances such as fire, forest harvest, and mines on bryophytes and vascular plants. However, there are limited studies focused on identifying how multiple disturbances, including their interactions, modulate the structure of vascular plants and bryophytes that are vital components of the understorey vegetation.This study evaluates how the richness and composition of liverworts, mosses, and vascular plants change in response to multiple direct and indirect disturbances across Quebec’s Abitibi-Lowlands and Lake Matagami ecological regions. Plots were classified after sampling based on their proximity to disturbances, distinguishing core (direct) and surrounding (indirect) zones for six disturbance types: forest fire, forest harvest, spruce budworm and forest tent caterpillar defoliation, mines, forest roads, and transmission lines. The total number of plots was 556 for bryophytes and 401 for vascular plants from pre-existing datasets, along with an additional 25 plots inventoried for this study in 2024. Bryophytes were sampled in each 5 m × 10 m rectangular plot using the floristic habitat sampling method. Vascular plants were surveyed in three randomly located 1 m x 1 m quadrats within the rectangular plot based on percent cover estimates. A generalized linear model with quasi-Poisson regression was applied to assess the effects of multiple disturbances on species richness. In all direct disturbances except fire, an increasing number of disturbances led to a decline in liverwort richness, no change in moss richness, and an increase in vascular plant richness. In plots affected by fire, additional disturbances supported higher richness for all plant groups. Under indirect disturbances, liverwort and vascular plant richness declined, while moss richness remained relatively stable. We also observed a clear shift in species composition with increasing disturbance. Direct disturbances were associated with a transition toward deciduous-dominated understory communities, whereas indirect disturbances favoured conifer-associated assemblages. The decline in liverwort richness with increasing number of disturbances underscores their dependence on stable moist microhabitats dominated by substrates like deadwood, snags, and stumps. The stable moss richness, despite increasing disturbance number, is likely due to species turnover maintaining overall diversity. The increase in vascular plant richness with increasing number of disturbances may reflect the establishment of pioneer species adapted to deciduous and disturbed environments. Hence, among the understorey plants, liverworts exhibit heightened sensitivity to an increasing number of disturbances, with more pronounced effects observed at directly impacted sites compared to those affected indirectly. This research successfully highlights the cumulative and additive effects of disturbances, which are expected to help developers and managers predict the impact of ongoing disturbances at a landscape level. Incorporating both the direct and indirect effects of disturbances into landscape-level planning is more effective for conserving understorey communities under changing disturbance regimes.

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