Spruce budworm (Choristoneura fumiferana) outbreaks are a major disturbance in northeastern American forests. Monitoring, forecasting, and mitigating outbreak risks require information on how local population densities translate to defoliation. Given landscape-scale heterogeneity, forest structure, and local population dynamics, one expects the relationship between population densities and defoliation to vary spatially and temporally. We analyzed 17 years of larval density data from over 1000 locations in Québec, Canada, to investigate how larval densities and environmental context translate into observable defoliation. We found a positive latitudinal gradient and a positive effect of hardwood species on insect population growth rates. Further, we identified a 3-year cumulative effect of larval densities on defoliation, with a 2-year lag having the strongest influence. On average, a density of 15 larvae per branch corresponded to a 29% probability of defoliation. However, this probability varied widely (13%?52%) with the proportions of balsam fir and black spruce. Our study elucidates the relationship between SBW populations and defoliation, highlighting the importance of cumulative larval density effects and environmental context in defining defoliation risk.

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.