Caroline Gagné

Étudiante au doctorat en biologie

La résilience des forêts aménagées et la production de services écologiques : quelle est l'influence des traits fonctionnels, des perturbations naturelles et des changements globaux?

Université du Québec à Montréal
Université du Québec en Outaouais - Institut des sciences de la forêt tempérée (ISFORT)

Directeur : Christian Messier
Codirecteur : Frédérik Doyon
Codirectrice : Élise Filotas

Pour me joindre à l'ISFORT

819-595-3900
58, rue Principale
Ripon (Qc)
J0V 1V0

Formation

• Doctorat en biologie - Université du Québec à Montréal et ISFORT, début à l'automne 2014
• Maîtrise en biologie - Université du Québec à Montréal, 2003 à 2006
• Baccalauréat en biologie, orientation écologie et environnement - Université de Montréal, 1999 à 2002

Intérêts de recherche

Mes intérêts de recherche se positionnent à la frontière de plusieurs champs disciplinaires comme l'écologie forestière et des communautés, la complexité et la résilience des écosystèmes forestiers, la biodiversité s'exprimant à différentes échelles dont celle des traits fonctionnels et la production de services écologiques. Mes intérêts reposent en grande partie sur la recherche appliquée visant à améliorer les pratiques forestières. Je m'intéresse ainsi aux effets de l'aménagement forestier sur le fonctionnement des écosystèmes. En utilisant les différentes approches mentionnées précédemment, je souhaite contribuer au développement d'une sylviculture favorisant l'adaptation des forêts aux changements globaux.

Projet de doctorat en cours

Volet 1 : La diversité fonctionnelle des forêts du sud du Québec est-elle affectée par plus de 200 ans d'utilisation du territoire?

Les changements globaux affectent les conditions abiotiques et la biodiversité et jouent conséquemment un rôle prépondérant dans la structure fonctionnelle des communautés et dans le fonctionnement des écosystèmes. Ces changements peuvent induire une diminution de la redondance fonctionnelle et de la diversité de réponses au sein des groupes fonctionnels. Ils seraient par le fait même susceptibles d'engendrer une érosion de la résilience des écosystèmes, ce qui pourrait affecter leur capacité à se réorganiser face aux perturbations futures.

L’objectif principal de ce chapitre consiste à déterminer si la diversité fonctionnelle des forêts de la Vallée-du-Haut-Saint-Laurent a été affectée par les perturbations et l’utilisation historiques du territoire. Plus précisément, deux sous-objectifs sont proposés et se déclinent comme suit :

1. Déterminer de quelle manière l’utilisation et les perturbations naturelles et anthropiques historiques à l’échelle du peuplement ont affecté la diversité fonctionnelle des forêts.
2. Déterminer de quelle manière la composition et la configuration historiques de la forêt à l’échelle du paysage ont affecté la diversité fonctionnelle des forêts.

La diversité de réponses et la redondance fonctionnelle seront fondées sur un certain nombre de traits d’effets et de réponses qui seront choisis à partir des bases de données disponibles. Les traits seront liés aux perturbations anticipées dans un contexte de changements globaux et à différents processus de l’écosystème. Les peuplements échantillonnés seront stratifiés en fonction du niveau de perturbations historiques qui les caractérise. Pour ce faire, des photos aériennes historiques et un sondage envoyé aux propriétaires forestiers actuels seront utilisés afin d'en extraire les perturbations passées pour chacun des sites.

Volet 2 : La résilience des forêts de la Vallée-du-Haut-Saint-Laurent et de leurs services écologiques vue sous l'angle des traits fonctionnels

Les approches d’aménagement forestier actuelles posent un regard sur les conditions passées pour planifier l’aménagement des forêts du futur. Ce faisant, elles visent à préserver les espèces en fonction des caractéristiques d’habitats telles que définies par la plage de variabilité historique du régime de perturbations naturelles. Toutefois, dans un contexte de changements globaux (ex. intensification de l’utilisation du territoire, changements climatiques, pollution atmosphérique ou venue de nouvelles espèces), il pourrait s’avérer difficile de maintenir la composition et la structure actuelles de la forêt naturelle. Ce faisant, les balises d’aménagement, fondées sur les conditions du passé, pourraient se révéler inefficaces pour maintenir la résilience et la capacité d’adaptation des forêts face à des conditions environnementales changeantes et incertaines. Cette situation témoigne alors du besoin de développer de nouveaux outils et approches pour répondre à ces défis. En ce sens, une planification fondée sur les traits fonctionnels pourrait être un outil novateur pour parvenir à des stratégies qui optimiseraient la production de services écologiques tout en favorisant l'adaptation des forêts aux changements globaux. Mais avant de réaliser une planification forestière fondée sur les traits, il importe d’améliorer nos connaissances quant à l’impact des travaux forestiers sur l’enveloppe de traits qui caractérisent les forêts. Il sera par la suite possible d’identifier la gamme de traits qui devraient être réintroduits au sein de ces forêts, de manière à augmenter leur résilience face aux changements globaux anticipés dans un contexte de restauration forestière.

L’objectif général de ce chapitre consiste à développer une méthodologie visant à déterminer si les forêts de la Vallée-du-Haut-Saint-Laurent sont résilientes, au regard de leurs traits fonctionnels, face aux perturbations anticipées dans un contexte de changements globaux. Celui-ci se décline en deux sous-objectifs, qui sont les suivants :

1. Développer une méthodologie pour établir de quelle manière les peuplements forestiers ainsi que les services écologiques qu’ils produisent seront affectés par les perturbations anticipées en fonction de l’enveloppe de traits fonctionnels qui les caractérise.
2. Identifier des stratégies pour restaurer les peuplements forestiers de manière à favoriser les traits fonctionnels qui permettraient une meilleure tolérance aux perturbations anticipées.

Dans ce projet, qui constitue une suite du volet 1, nous tenterons d’abord de faire le lien entre l'enveloppe de traits de réponses présents dans chaque peuplement et un certain nombre de perturbations anticipées en fonction de l’efficacité de chacun de ces traits à faire face à ces perturbations. Par la suite, nous déterminerons quels peuplements possèdent à la fois une gamme de traits de réponses leur permettant de tolérer les perturbations anticipées et une gamme de traits d’effets permettant la production des services retenus. Ce faisant, nous évaluerons la sensibilité des peuplements et des services à différents facteurs de stress et nous formulerons des recommandations quant aux types d’interventions sylvicoles qui pourraient être réalisées de manière à augmenter la résilience de ces forêts dans un contexte de restauration forestière.

Volet 3 : Diversité fonctionnelle et résilience des forêts de la Haute-Mauricie dans un contexte de perturbations anthropiques du territoire

L’étude réalisée dans le cadre de ce volet constitue une extension logique, sur le territoire de la Haute-Mauricie, des analyses réalisées au sein des volets 1 et 2 du présent projet de thèse. Ce faisant, nous appliquerons l’approche développée dans ces chapitres pour évaluer l’impact de l’utilisation et des perturbations historiques à l’échelle du peuplement et du paysage sur la diversité fonctionnelle de la forêt mélangée ayant subi divers types de coupes forestières à travers le temps. Nous évaluerons également la résilience de ces forêts face aux perturbations anticipées dans un contexte de changements globaux en fonction de l’enveloppe de traits fonctionnels présents. Des recommandations seront par la suite émises quant aux travaux qui pourraient être conduits pour augmenter la résilience de ces forêts. Une comparaison du degré de résilience entre ces dernières et les forêts de la Vallée-du-Haut-Saint-Laurent pourra également être possible.

Volet 4 : La production et la résilience des services écologiques en Haute-Mauricie dans un contexte d'aménagement forestier, de perturbations naturelles et de changements climatiques

En aménagement forestier, plusieurs sources d’incertitude peuvent affecter la planification et engendrer un certain niveau de risque. Les perturbations naturelles, en plus d’entraîner des pertes de rendement, conduisent à des changements dans l’écosystème qui peuvent être difficiles à prévoir à long terme. L’incertitude découle alors du manque d’information sur le système à aménager. La nature stochastique des perturbations naturelles, qui induit des variations de la dynamique forestière dans le temps et l’espace, est donc susceptible d’engendrer un risque lors de la planification.

D'un autre côté, la résilience d’un écosystème implique notamment sa capacité à absorber une perturbation et à se réorganiser, tout en préservant des attributs et fonctions similaires à ceux qui prévalaient avant la perturbation. Il est possible de mesurer la résilience à différentes échelles spatiales, dont celles du peuplement et du paysage. À cet égard, certains auteurs stipulent que la complexité, qui peut notamment se mesurer par la connectivité, la diversité et la redondance des différents éléments qui composent un paysage forestier, influence la résilience de ce dernier. Or, puisque les stratégies d'aménagement affectent la structure du paysage, certaines d'entre elles pourraient-elles générer des paysages plus complexes qui, dans un contexte de changements climatiques, se traduiraient par une plus grande résilience des services désirés?

L’objectif général de ce chapitre consiste à évaluer l’effet des perturbations naturelles et de la structure du paysage sur la production et la résilience des services écologiques face aux changements climatiques anticipés. Plus précisément, ce chapitre vise à :

1. Évaluer l’effet des perturbations naturelles sur le rendement des services écologiques et sur la capacité à atteindre les cibles fixées pour chaque service (évaluation du risque).
2. Évaluer l’effet de la complexité, qui peut se mesurer par la diversité, la redondance et la connectivité des peuplements à l’échelle du paysage, sur la résilience des services écologiques face aux changements climatiques anticipés.

Le calcul de possibilité forestière (CPF) sera utilisé et des cibles seront fixées pour chaque service, résultant en différentes stratégies d’aménagement (maximiser chaque service ou optimiser l’ensemble des services). Des simulations seront ensuite réalisées avec le logiciel Vermillion Landscape Model (VLM), qui modélise les perturbations naturelles de façon spatialement explicite et stochastique en interaction avec les activités d’aménagement prescrites par le CPF. Le feu, la tordeuse des bourgeons de l'épinette et la coupe forestière seront pris en compte lors des simulations et des scénarios où les changements climatiques affecteront les perturbations naturelles seront inclus.

Projet de maîtrise (2003-2006)

La répartition spatiale des coupes forestières et ses effets sur la distribution et le comportement alimentaire des oiseaux excavateurs en forêt boréale

Directeur : Pierre Drapeau
Codirecteur : Louis Imbeau

Les coupes agglomérées et en mosaïque constituent deux stratégies d’aménagement qui diffèrent grandement de par la quantité ainsi que la configuration des habitats résiduels à l’échelle du paysage. Des différences dans la configuration de la forêt résiduelle engendrent notamment la création de bordures d’origine anthropique qui peuvent affecter la qualité des peuplements forestiers ainsi que le comportement des espèces animales associées aux forêts mûres et surannées. Le premier volet de ce projet avait pour objectif de documenter de quelle manière le groupe fonctionnel des excavateurs primaires de cavités répondait à (1) la quantité de forêts résiduelles à l’échelle du paysage, (2) la configuration des peuplements forestiers résiduels à l’échelle du paysage et (3) la rétention d’attributs de structure caractérisant les forêts surannées (arbres vivants de grand diamètre, chicots et débris ligneux) dans les peuplements résiduels des patrons de coupes agglomérées et en mosaïque. Le deuxième volet de ce projet visait quant à lui à (1) déterminer quelles étaient les caractéristiques des arbres utilisés pour l’alimentation du Pic à dos rayé (Picoides dorsalis), (2) déterminer si les pics s’alimentaient en fonction de la disponibilité des bons substrats d’alimentation dans les bordures de coupes et (3) caractériser le patron de déplacement des pics lors de leur quête alimentaire à proximité des lisières. L’aire d’étude était située dans la zone de la pessière noire à mousses, dans la région du Nord-du-Québec.

Publication scientifique

• Gagné, C., Imbeau, L. et Drapeau, P. 2007. Anthropogenic edges: Their influence on the American three-toed woodpecker (Picoides dorsalis) foraging behavior in managed boreal forests of Quebec. Forest Ecology and Management, 252 : 191-200. doi:10.1016/j.foreco.2007.06.039. Accès au document 

Autres publications

• Gagné, C. 2014. Les besoins en habitat du Grand Pic (Dryocopus pileatus) – Revue de littérature. Ripon, 22 pages. Accès au document 
• Commission régionale sur les ressources naturelles et le territoire public de l’Outaouais et Ministère des Ressources naturelles. 2014. Stratégie de développement de la villégiature privée sur le territoire public de l’Outaouais. Gatineau, 90 pages + annexes. Accès au document 
• Gagné, C. 2010. Plan régional de développement intégré des ressources et du territoire – Vallée-du-Haut-Saint-Laurent. Conférence régionale des élus Vallée-du-Haut-Saint-Laurent. Commission régionale sur les ressources naturelles et le territoire. Salaberry-de-Valleyfield, xlvii + 322 pages + 21 annexes + répertoire cartographique. Accès au document 
• Gagné, C. 2006. La répartition spatiale des coupes forestières et ses effets sur la distribution et le comportement alimentaire des oiseaux excavateurs en forêt boréale. Mémoire de maîtrise. Université du Québec à Montréal. Montréal, xii + 89 pages. Accès au document 

Communications orales lors de congrès

• 26 mars 2015, Colloque TRIADE, La Tuque, Québec, Canada. Titre : La production de services écologiques en forêts aménagées : influence des traits fonctionnels, des perturbations naturelles et des changements climatiques.
• Automne 2005, SQEBC, Université McGill, Montréal, Québec, Canada. Titre : Anthropogenic edges: their influence on the American Three-toed Woodpecker (Picoides dorsalis) foraging behavior in managed boreal forests of Quebec.
• Août 2005, Sixth International Woodpecker Symposium, Mekrijärvi, Finlande. Titre : Effects of spatial configuration of clear-cuts and edge effects on cavity excavator birds in the eastern Canadian boreal forest.

Communications par affiches lors de congrès

• Août 2005, INTECOL/ESA congress, Palais des congrès, Montréal, Québec, Canada. Titre : Effects of spatial configuration of habitat patches on the abundance of woodpeckers in the boreal forest of north-western Quebec.
• Juin 2005, NAFEW (Fifth North American Forest Ecology Workshop), Aylmer, Québec, Canada. Titre : Effects of spatial configuration of habitat patches on the abundance of woodpeckers in the boreal forest of north-western Quebec.

Bourses et distinctions reçues

• Bourse Foncer – Modélisation de la complexité de la forêt d’une valeur de 15 000 $ obtenue en 2015.
• Bourse de la Chaire industrielle CRSNG-UQÀT-UQÀM en aménagement forestier durable d’une valeur de 5 000 $ obtenue en 2005.
• Diplôme de maîtrise obtenu avec mention d'honneur.

Expérience professionnelle (2006 à 2014)

Lors de mes neuf années passées sur le marché du travail, j’ai acquis de solides compétences dans la conservation et la mise en valeur des ressources naturelles dans un contexte de gestion intégrée des ressources ainsi que dans la gestion, le développement et le suivi de projets. J’y ai développé une très bonne expérience de la coordination et de l’animation de groupes de travail, en plus d’avoir organisé à plusieurs reprises un forum régional annuel. J’ai eu l’occasion de mener de nombreuses consultations publiques (ex. sur les plans d’aménagement forestier intégré), d’organiser plusieurs rencontres citoyennes de sensibilisation et de participer à l’organisation du Camp forestier des professeurs en Outaouais. Mes six années œuvrées spécifiquement dans le domaine du développement régional et de la concertation me permettent aujourd’hui de mieux appréhender les besoins socio-économiques du milieu forestier et d’apprécier la complexité des interactions sociales entre les différents acteurs.

Emplois occupés entre 2006 et 2014

• Mai à septembre 2014 – Assistante de recherche. Employeur : Institut des sciences de la forêt tempérée (ISFORT), Ripon.
• Novembre 2013 à mai 2014 – Travailleuse autonome. Lieu : Cantley.
• Avril 2011 à septembre 2013 – Agente de développement pour des projets à caractère faunique, récréotouristique et environnemental. Employeur : Commission régionale sur les ressources naturelles et le territoire public de l’Outaouais (CRRNTO), Gatineau.
• Juin 2008 à avril 2011 – Chargée de projet du Plan régional de développement intégré des ressources et du territoire (PRDIRT). Employeur : CRRNT Vallée-du-Haut-Saint-Laurent, Salaberry-de-Valleyfield.
• Mai 2007 à mai 2008 – Professionnelle, gestion des milieux naturels. Employeur : Nature-Action Québec, Beloeil.
• Mars à octobre 2006 – Coordonnatrice aux habitats fauniques. Employeur : Ministère des Ressources naturelles et de la Faune, secteur Faune Québec, Rouyn-Noranda.

Implication sociale

• Membre citoyenne du Comité de l’environnement de Cantley pour un mandat de deux ans – Début en mai 2015.
• Commissaire citoyenne bénévole élue à la Commission régionale sur les ressources naturelles et le territoire public de l’Outaouais – Octobre 2014 à juin 2015 (abolition des CRRNT).
• Rédactrice en chef et auteure bénévole pour le journal d’un club de plein air – Début à l’hiver 2013.