La dominance des arbres dans les forêts de conifères et de feuillus comme facteur déterminant des plantes de sous-bois et des microorganismes associés dans la forêt boréale

La dominance de la canopée du biome boréal change des forêts de conifères à des forêts de feuillus, à cause des feux naturels, de l’utilisation des terres par l’homme et du changement climatique. Dans la forêt boréale du nord-ouest du Québec, les forêts de conifères dominées par l’épinette noire (Picea mariana (Mill.) Britton, Sterns & Poggenb.) ont été en partie remplacées par le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.). Ces deux types de forêts peuvent être considérés comme deux états stables alternatifs, présentant des conditions abiotiques permanentes similaires, provenant du même déclencheur de perturbation, et ne différant que par la dominance de la canopée. Les états stables alternatifs définis par la dominance de la canopée façonnent les conditions locales pour les communautés végétales et microbiennes du sous-bois, par ses effets sur les facteurs environnementaux, tels que l’apport en litière, les conditions de lumière et la disponibilité des nutriments dans le sol. Par conséquent, les changements croissants de la dominance de la canopée dans les forêts boréales peuvent affecter différemment la végétation du sous-bois et les communautés microbiennes associées. L’objectif général de cette thèse était de comprendre comment la dominance de la canopée des forêts de conifères et de feuillus influence la végétation de sous-bois et les communautés microbiennes associées dans la forêt boréale. Cet objectif a été réalisé dans trois chapitres. Dans le Chapitre 1, nous avons analysé les principaux facteurs liés à la dominance des arbres qui entraînent des changements dans la végétation de sous-bois entre les types de forêts. Nous avons réalisé une expérience in situ de 5 ans en utilisant des états stables alternatifs comme cadre théorique comprenant deux approches : 1) l’approche écosystémique, en manipulant les conditions environnementales de lumière, de litière et de nutriments ; et 2) l’approche des communautés (transplantation réciproque), en échangeant les communautés de sous-bois entre les types de forêts. Dans le Chapitre 2, nous avons évalué l’importance relative des facteurs liés à la dominance des arbres qui façonnent la structure des communautés microbiennes. Premièrement, nous avons analysé les différences dans les communautés bactériennes entre les microhabitats (microbiome du sol vs phyllosphere des arbres) et les types de forêts (forêts d’épinette noire vs forêts de peuplier faux-tremble). Ensuite, nous avons analysé si les communautés bactériennes et fongiques étaient affectées par des changements dans les facteurs associés à la dominance des arbres, y compris les changements dans l’apport en litière et dans les transplantations du sous-bois entre les types de forêts, et nous les avons corrélés avec des facteurs abiotiques et biotiques. Enfin, dans le Chapitre 3, nous avons identifié par séquençage génétique la phyllosphere des deux mousses hypnacées les plus abondantes dans les deux types de forêts, afin de déterminer si les espèces hôtes des mousses ou la dominance des arbres déterminent la diversité bactérienne dans la phyllosphere des mousses. Les résultats du Chapitre 1 indiquent que la composition des plantes du sousbois dans les forêts des peupliers faux-tremble était à la fois résistante aux changements des conditions locales et résiliente dans l’état alternatif dominé par l’épinettes noires. En revanche, l’abondance des mousses et des plantes éricacées qui composent généralement les peuplements d’épinette noire a été affectée négativement par un effet physique de l’apport en litière du tremble et elles étaient moins résistantes dans les peuplements de peuplier faux-tremble envahis par des plantes locales au cours du temps. Malgré le fait que les changements dans l’apport en litière et le sous-bois échangés entre les types de forêts étaient des manipulations assez importantes qui ont modifié la végétation du sous-bois après 5 ans, dans le Chapitre 2 nous n’avons pas observé d’impact significatif des traitements sur la diversité alpha, l’abondance et la composition des xlabradorxlés microbiennes du sol. Ces communautés bactériennes et fongiques dans le sol minéral étaient résilients aux changements causées par les traitements bien que contrôlées par les effets hérités du type de forêt. Si les communautés microbiennes étaient influencées par le type de forêt, elles étaient également très spécifiques à leur microhabitat dans la phyllosphere des arbres ou dans le microbiome du sol dans chaque forêt. Enfin, dans le Chapitre 3, la composition globale de la phyllosphere des mousses a été définie par l’interaction du type de forêt et les espèces hôtes, bien que la plupart des phyla bactériens aient été déterminés par un fort effet du type de forêt. La phyllosphere des mousses dans les forêts de peuplier faux-tremble abritait une plus grande abondance relative de bactéries diazotrophes, y compris des cyanobactéries très importantes sur le plan écologique, par rapport aux forêts d’épinettes noires. Notre projet a permis de mieux comprendre les deux types de forêts les plus représentatifs de la région boréale, en mettant en évidence l’effet de la dominance des arbres des forêts d’épinette noire et de peuplier faux-tremble sur la végétation du sous-bois (Chapitre 1), la phyllosphere des arbres et les communautés microbiennes du sol (Chapitre 2), et la phyllosphere des bactéries des mousses (Chapitre 3) dans la forêt boréale de l’est du Canada. Les forêts dominées par le peuplier faux-tremble présentent une grande abondance et diversité de plantes et un sous-bois plus résilient que le sous-bois dominé par des épinettes noires, ainsi qu’une communauté microbienne du sol aussi plus diversifiée, ce qui serait une avantage pour la gestion forestière dans le contexte des changements croissants dans l’écosystème boréal.

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