Colonisation initiale des coléoptères saproxyliques et décomposition des débris ligneux grossiers d'épinette noire après feu en milieu boréal

Boulanger, Yan (2010). Colonisation initiale des coléoptères saproxyliques et décomposition des débris ligneux grossiers d'épinette noire après feu en milieu boréal. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 265 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Cette thèse a pour objet i) l'étude de la phase initiale de colonisation des débris
ligneux d'épinettes noires (Picea mariana [Mill] B.S.P.) produits par le feu, par les
coléoptères saproxyliques ainsi que l'étude ii) des facteurs régulant les taux de
décomposition de ces débris ligneux dans le nord de la forêt boréale du Québec.
Cette étude est la seule à ce jour traitant à la fois de la décomposition du bois et de la
colonisation saproxylique dans un contexte postfeu. Entre autres, elle a mis à profit
un dispositif d 'échantillonnage entomologique installé très tôt après feu (7 jours) . Ce
dispositif ainsi que celui utilisé pour caractériser la décomposition de la matière
ligneuse se sont étendus sur un large territoire ce qui a permis de couvrir l'essentiel
de la variabilité des conditions postfeu ainsi que de considérer de multiples échelles
spatiales. L'étude a ainsi mis en lumière l'importance de la sévérité du feu dans la
structuration des patrons de colonisation. De plus, le patron de colonisation laisse
présager que les capacités de dispersion des coléoptères saproxyliques colonisant les
brulis récents sont très importantes. En plus d'influencer fortement le patron de
colonisation des coléoptères saproxyliques, la sévérité du feu affecte aussi le
processus de décomposition de la matière ligneuse.
Les caractéristiques de l' habitat brûlé ont influencé le patron de colonisation de façon
très importante. Les attributs de l' habitat brûlé, plus particulièrement, la sévérité du
feu, ont influencé ce patron à de multiples échelles spatiales et ce, à la fois pour les
adultes colonisateurs et les néonates. De façon générale, les prédateurs et les
xylophages adultes étaient plus abondants dans les paysages et les peuplements
sévèrement brûlés alors que la sévérité du feu avait un impact opposé sur les
mycophages. L'importance de la sévérité du feu devrait être une conséquence directe
de l'impact de cette variable sur les propriétés nutritionnelles du substrat ligneux. En
ce sens, une plus forte abondance des adultes xylophages dans les peuplements
sévèrement brûlés est contre-intuitive. En effet, les néonates xylophages étaient plus
abondantes dans les arbres faiblement brûlés, ces derniers favorisant la survie larvaire
en maintenant un taux d'humidité subcorticale suffisant. Un tel comportement
postfeu suggère une stratégie de colonisation non-optimale chez plusieurs espèces
xylophages. Ce comportement pourrait être le résultat d'une pression évolutive qui
aurait amené ces espèces à détecter et utiliser un substrat à l'apport beaucoup plus
stable, en l'occurrence celui produit par sénescence naturelle en forêt verte, plutôt que
celui résultant d ' une perturbation survenant à des intervalles hautement variables
dans le temps et l'espace. Se dirigeant vers le substrat brûlé en utilisant les mêmes
volatiles que ceux émis par les arbres récemment morts en forêt non-brûlée, les
adultes colonisateurs auraient majoritairement convergé vers les paysages contenant
davantage de ces volatiles, soit ceux sévèrement brûlés. Malgré la non-optimalité de
cette stratégie, l'utilisation des brulis demeurent une opportunité reproductive (plutôt
que la panacée) pour les espèces xylophages considérant la très grande quantité de
substrats qu'on y retrouve.
D'autre part, le processus de dispersion vers les habitats où la quantité de volatiles est
élevée implique la prise en compte de caractéristiques environnementales à grandes
échelles spatiales. Néanmoins, les caractéristiques de l'habitat brûlé mesurées à des
échelles plus fines sont demeurées importantes afin de structurer le patron de
colonisation. L'émigration des individus depuis des habitats-sources éloignés vers le
substrat de reproduction ou d'alimentation a été la conséquence directe de ce patron
spatial multi-échelles.
Par ailleurs, l'éloignement des sources de colonisation n'aurait eu que très peu
d'impact sur la capacité des coléoptères saproxyliques adultes à atteindre l'habitat à
coloniser. Seule l'abondance de quelques espèces majoritairement mycophages
diminuait en fonction de la distance aux feux récents. L'absence d'effets négatifs de
l'éloignement des sources de colonisation pourrait être conséquente aux très fortes
capacités de dispersion présumées des espèces colonisatrices initiales.
En plus d'influencer la colonisation saproxylique, la sévérité du feu a eu un impact
considérable sur les taux de décomposition de la matière ligneuse. De façon générale,
ces taux étaient relativement bas (k = 0,013) lorsque comparés à ceux observés sur
des taxons similaires et à l'intérieur d'écorégions comparables. La sévérité du feu a
négativement influencé les taux de décomposition notamment en accélérant la perte
d'humidité et la chute de l'écorce et en ralentissant la fragmentation des chicots. Les
faibles taux de décomposition chez les arbres sévèrement brûlés pourraient aussi être
conséquents à une action comminutive réduite des espèces xylophages . -- ABSTRACT: In this thesis, l explored i) the initial colonization of post-tire black spruce (Picea
mariana [Mill.] B.S .P) coarse woody debris (CWD) by saproxylic beetles and ii) the
factors responsible of the decomposition rates of this woody substrate in the northern
boreal forest of Québec. Up to date, this study is the tirst to concurrently study both
of these processes in a post-tire context. It takes advantage of a unique sampling
design where in sect traps were put as soon as seven days after tire. This sampling
design along with the one used to study the decomposition of CWD were established
over large territories which al\owed us to coyer a great range of variability in post-tire
conditions as weIl as to consider several spatial scales. This study outlined the
importance of tire severity to shape the colonization pattern of saproxylic beetles.
Moreover, these spatial patterns suppose that early post-tire saproxylic species have
great dispersal abilities. In addition to colonization patterns, fire seve rit y greatly
affected the decomposition ofCWD.
Burned habitat characteristics greatly affected the colonization pattern of saproxylic
species. Among aIl predictors, tire severity had the greatest impact which was
significant at several spatial scales for both adults and neonates. Overall, adult
predators and xylophages were more abundant in severely burned stands and
landscapes whereas tires severity had the opposite effect on mycophages. The
importance of fire severity in this process must be directly related to the nutritional
and reproductive quality of the substrate. In that sense, a higher abundance of
xylophagous adults in severely burned landscape is a counterintuitive result. In fact,
xylophagous neonates were most abundant in lightly burned trees, presumably as a
result of higher moisture content in the subcortical tissus. Such result suggests a nonoptimal
colonization strategy for several xylophagous species. Even if speculative,
this may the result of an evolutionary pressure that mostly pu shed species to detect
and use a more temporarily and spatially stable substrate, i.e. fresh CWD produced in
unburned forests. When converging towards the burned patches, species may have
used to same volatiles than those emitted by dead trees in green forests; consequently,
adults immigrate mostly in severely burned landscapes where the se volatiles should
be more abundant. Despite this non-optimal strategy, we suggested that the use of
burns represents a reproductive opportunity, rather than the panacea, for xylophagous
species considering the great amount of available substrate.
Furthermore, the immigration towards severely burned landscape implies the
perception of environmental characteristics at a large spatial scale. Nonetheless,
burned habitat characteristics measured at the plot level were also very important to
shape the colonization pattern. This multi-scale pattern was caused by dispersal from
distant source habitats towards the burned substrate used for reproductive or feeding
purpose.
On the other hand, distance to potential source habitats had very little or no negative
effect on the ability of a saproxylic species to reach the habitat to colonize. The
abundance of only few mycophagous species decreased as a function of distance to
recent burns. The absence of such negative effect of distance to source habitats may
be caused by the presumably great dispersal ability of most early saproxylic species.
In addition to colonization patterns, tire severity had a considerable impact on the
decomposition rate of the woddy substrate. OveralI, these rates (k = 0.013) were
relatively low wh en compared to those observed for similar taxa in similar
ecosystems. Fire severity had a strong negative effect on decomposition rates mostly
by speeding bark shedding and moisture loss as weIl as by slowing the fragmentation
of snags. Low decomposition rates in severely burned trees may also resulted from a
reduced comminutive activity ofxylophagous species.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Sirois, Luc et Nozais, Christian
Information complémentaire :	Thèse présentée à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de doctorat en biologie extensionnée de l'Université du Québec à Montréal.
Mots-clés :	Coleoptere Saproxylique Ecologie Colonisation Debris Ligneux Decomposition Epinette Noire Foret Boreal Feu
Départements et unités départementales :	Département de biologie, chimie et géographie > Biologie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	23 mars 2012 17:59
Dernière modification :	23 mars 2012 17:59
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/525

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