We built two models to follow clonal species genotypic diversity (G/N) over long periods of time at the stand and landscape levels. The models were then validated with empirical data from trembling aspen (Populus tremuloides) populations in Quebec’s boreal forest. Data was collected using a chronosequence approach in seven sites that burned in 1717, 1760, 1797, 1823, 1847, 1944, and 1916. Genetic identifi- cation was done by using four microsatellite loci. At the stand scale, simulations were repeated for a genet size of 5, 25, 50 and 100 ramets each. At the landscape level, we simulated the cumulative genet survival rate under different fire cycles (5–500 years) for 500 years after fire. Stand simulations indicated that ramet mortality within genets rather than genet mortality accounts for the increase in G/N with time since fire. Both the initial genet size and the recurrent suckering of some genets (or ramet recruitment) play an important role in maintaining high G/N levels for long periods of time. In general, the larger the number of ramets per genet, the longer the genet survives under a gap disturbance regime and a minimum of 100 ramets per genet is required to maintain aspen genet survival for 500 years. At the landscape level, genet loss increases as the fire cycle gets longer. In Quebec’s boreal forest, short rotation even-aged management practices seem to maintain a genet survival rate similar to that produced by the natural succession regime.

To portray aspen clonal and spatial genetic structures, we mapped and genotyped trees in two 1-ha plots, each containing three aspen cohorts originating from fire or subsequent secondary disturbances. We used four microsatellite loci to identify aspen clones and increment core analysis to determine tree age. Clonal dimensions were measured by the maximum distance between two ramets and the number of ramets per genet. Standard normal deviate (SND) was used to assess the spatial distribution of aspen genets and cohorts, and multivariate spatial genetic autocorrelations to assess the spatial distribution of aspen genetic variation. Most aspen genets consisted of only one ramet (> 75%). Median clonal dimensions were 19 and 29 m (maxima: 104 and 72 m in the two plots). No segregation was observed between clones. Aspen cohorts were spatially segregated but trees were spatially aggregated within old and medium-aged cohorts. In contrast, trees were more randomly distributed within the youngest cohorts. This coincided with a spatial genetic autocorrelation at small scales (up to 30 m) in the older cohorts and a more random genetic distribution in the youngest ones. Our results suggest that aspen spatial genetic structuring reflects the spatial patterns produced by the regeneration of discrete cohorts at different stages of succession. Vegetative reproduction leads to aspen genetic spatial structuring at small scales (few metres) until midsuccession. However, as the stand gets older, the spatial distribution of aspen trees and genetic structure evolve from a structured pattern to a more random one under a gap disturbances regime.

Dans cette thèse, notre objectif était d’évaluer l’effet des perturbations naturelles (feux et trouées) sur la diversité génétique et clonale du peuplier faux-tremble et de le comparer avec celui des coupes de différentes intensités. Plus précisément, nous visions à: (1) suivre la structure génétique et clonale du tremble avec le temps suite à une série de perturbations majeures (le feu) et secondaires (trouées) à l’échelle du peuplement; (2) construire un modèle qui permet de suivre la structure clonale du tremble sur de longues échelles temporelles et sous des cycles de feux différents tant au niveau du peuplement qu’au niveau du paysage; (3) déterminer la distribution spatiale de la diversité génétique et clonale du tremble à l’échelle du peuplement (1 ha) en fonction de la distribution spatiale des cohortes de tremble issues de perturbations majeures (feu) et secondaires (trouées); et (4) évaluer l’effet sur la diversité clonale du tremble des coupes totales et des coupes partielles de 1/3 avec sélection des tiges. Quatre marqueurs microsatellitaires spécifiques ont été utilisés pour l’identification génétique des individus de tremble. Les analyses génétiques ont montré que le tremble maintient une grande diversité génétique et clonale le long du gradient successionel et ce malgré son mode de reproduction végétative. Les simulations ont démontré que la diversité clonale du tremble exprimée par le ratio génotype/effectif augmente progressivement durant les premières 150 années après feu à l’échelle du peuplement mais se stabilise autour de 0.83 par la suite. Ceci s’explique par la régénération d’un grand nombre de genets immédiatement après feu, le recrutement périodique de ces genets dans les trouées en absence de feu, et l’élimination intraclonale important avec le temps depuis le feu. Le pourcentage de genets éliminés à l’échelle du paysage augmente avec le temps depuis le feu ainsi qu’avec l’élongation du cycle de feu. Les pratiques d’aménagement équiennes à courtes rotations semblent avoir un effet similaire à celui des feux sur la survie des genets de tremble. En général, les ramets d’un seul genet sont agglomérés sur une distance d’environ 30 m, mais les différents genets sont étroitement entrecroisés. La distribution spatiale de la variabilité génétique, tout comme celle des arbres d’une même cohorte, tendent vers une structure plus aléatoire avec le temps depuis le feu, possiblement en relation avec la diminution de la densité du tremble et l’augmentation de la compétition végétative d’une cohorte à une autre. Un aménagement par coupes totales favorise la régénération d’un grand nombre de genets, alors que suite à des coupes partielles avec sélection, le drageonnement des genets est favorisé par les conditions environnementales. © 2005 UQAT tous droits réservés.