Ellen E. MacDonald, Sophie Gachet, Yves Bergeron, Sybille Haeussler. Understory and epiphytic vegetation as indicators of the ecological integrity of managed forests: a synthesis of the special issue Understory and epiphytic vegetation as indicators of the ecological integrity of managed forests: a synthesis of the special issue. 2007. For. Ecol. Manage. 242(1):1-4.
DOI : 10.1016/j.foreco.2007.01.026
Understory and epiphytic vegetation as indicators of the ecological integrity of managed forests: a synthesis of the special issue Understory and epiphytic vegetation as indicators of the ecological integrity of managed forests: a synthesis of the special issue.
Sybille Haeussler, Yves Bergeron, Brian Harvey, Suzanne Brais. Natural dynamics-based silviculture for maintaining plant biodiversity in Populus tremuloides-dominated forest of eastern Canada. 2007. Can. J. Bot. 85(12): 1158-1170
DOI : 10.1139/B07-108
Natural dynamics-based silviculture for maintaining plant biodiversity in Populus tremuloides-dominated forest of eastern Canada.
Résumé : La forêt boréale méridionale dominée par le tremble (Populus temuloides Michx.) comporte des communautés végétales remarquables par leur richesse biologique. En utilisant 12 indicateurs de communautés végétales et groupes fonctionnels de plantes, les auteurs testent l’hypothèse que des systèmes de sylviculture basés sur leurs dynamiques, assurent une meilleure biodiversité dans les communautés de tremble, que la coupe à blanc conventionnelle. En utilisant l’ordination CA, les diagrammes en boîtes à moustache (box-and-whisker) et le test ANOVA, les auteurs comparent l’amplitude de la variabilité des 12 bioindicateurs au sein des 5 types de parcelles expérimentales du projet sylviculture et aménagement forestier écosystémiques (SAFE) : mature (78 ans) non coupée; mature partiellement coupée au 1/3; mature partiellement coupée au 2/3; jeune (3 ans) coupée à blanc non brûlé; jeune coupée à blanc et brûlée. Ils ont inclus également 3 types de peuplement forestiers de tremble étroitement appariés, du nord-ouest du Québec et du nord-est de l’Ontario; suranné (105 ans) non coupé; jeune coupé à blanc non brûlé; jeune, incendié naturellement. Les peuplements coupés à blanc et incendiés se comparent à ceux issus de feux naturels avec une réduction de l’abondance de grands arbustes et en assurant la régénération par les espèces spécialistes d’après feu, mais les chicots font défaut. La double perturbation retarde également la régénération en tremble et multiplie par 7 l’arrivée d’espèces non indigènes. La coupe partielle retient la plupart des attributs des peuplements matures non coupés, mais montre peu de preuves d’un développement accéléré des caractéristiques des vieux peuplements, après 3 ans. Les auteurs concluent que l’approche SAFE, impliquant une sylviculture basée sur la dynamique naturelle, arrive mieux à recréer l’amplitude de variabilité des communautés de trembles naturellement perturbées, que la coupe à blanc conventionnelle. On obtient des améliorations certaines en incluant des prescriptions de brûlage alternatives et la rétention de chicots et d’arbres verts dans les coupes à blanc. © 2007 NRC tous droits réservés.
Sybille Haeussler, Yves Bergeron. Range of variability in boreal aspen plant communities after wildfire and clear-cutting. 2004. Can. J. For. Res. 34(2):274-288.
DOI : 10.1139/x03-274
Range of variability in boreal aspen plant communities after wildfire and clear-cutting.
Composition, structure, and diversity of vascular and nonvascular plant communities was compared 3 years after wildfire and clear-cutting in mesic trembling aspen (Populus tremuloides Michx.) forests of the southern Canadian boreal forest. We examined mean response to disturbance and variability around the mean across four to five spatial scales. Four 1997 wildfires were located near Timmins, Ontario, and ten 1996–1997 clearcuts were located adjacent to the wildfires. We randomly located plots within mesic, aspen-dominated stands selected to minimize predisturbance environmental differences. Correspondence analysis separated wildfire and clearcut samples based on community composition: wildfires had more aspen suckers, Diervilla lonicera Mill., and pioneering mosses; clearcuts had more under story tall shrubs, forbs, bryophytes, and lichens. Live tree basal area averaged 1.7 m2/ha in wildfires and 1.8 m2/ha in clearcuts (p=0.59), and understory community structure (the horizontal and vertical distribution of live and dead plant biomass) was not markedly different. Clearcuts had higher species richness with greater variance than wildfires across all spatial scales tested, but differences in beta and structural diversity varied with spatial scale. Generally, clearcut–wildfire differences were more evident and wildfire variability greater at larger analytical scales, suggesting that plant biodiversity monitoring should emphasize cumulative effects across landscapes and regions.
La composition, la structure et la diversité des communautés végétales, incluant les plantes vasculaires et non vasculaires, ont été comparées 3 ans après un feu ou une coupe totale dans des peuplements mésiques de peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.) situés dans la zone méridionale de la forêt boréale canadienne. Nous avons examiné les effets moyens, et la variation de la moyenne, des perturbations à quatre à cinq échelles spatiales différentes. Quatre feux survenus en 1997 étaient situés près de Timmins en Ontario et 10 coupes à blanc datant de 1996–1997 étaient adjacentes aux sites brûlés. Les différences environnementales entre les places-échantillons présentes avant que surviennent les perturbations ont été minimisées par une sélection aléatoire stratifiée des peuplements. L'ana lyse des correspondances a permis de distinguer les stations brûlées des stations coupées sur la base de la composition végétale. Les stations brûlées sont caractérisées par un plus grande abondance de drageons de tremble, de Diervilla lonicera Mill. Et de mousses pionnières. À l'opposé, davantage d'arbustes hauts, de plantes herbacées, de bryophytes et de lichens résiduels sont présents dans les sites coupés. La surface terrière des arbres vivants atteint en moyenne 1,7 m2/ha après un feu et 1,8 m2/ha après une coupe à blanc (p=0,59) et la structure des communautés végétales du sous-bois (distribution horizontale et verticale de la biomasse végétale morte et vivante) est semblable peu importe le type de perturbation. La richesse en espèce et sa variation sont plus élevées après une coupe qu'après un feu à toutes les échelles spatiales testées tandis que la diversité structurale et la diversité bêta varient selon l'échelle spatiale retenue. Généralement, les différences entre la coupe et le feu ainsi que la variabilité après un feu sont plus prononcées aux échelles du paysage et de la région, indiquant que le suivi de la biodiversité végétale à ces échelles devrait mettre l'emphase sur les effets cumulatifs.©2004 NRC Canada
Sybille Haeussler. Une approche écosystémique pour le maintien de la biodiversité végétale des tremblaies de la forêt boréale mixte. 2004. Thèse de doctorat en sciences de l'Environnement, Université du Québec à Montréal. 196 p.
Une approche écosystémique pour le maintien de la biodiversité végétale des tremblaies de la forêt boréale mixte.
Le projet SAFE (Sylviculture et Aménagement Forestier Écosystémiques) réalisé en 1998 dans la Forêt d’Enseignement et de Recherche du lac Duparquet avait comme objectif de tester une approche de sylviculture écosystémique. Cette approche utilise une combinaison de coupes partielles, de coupes totales et du brûlage dirigé afin de permettre aux peuplements de passer périodiquement par trois stades successionnels, soient feuillu, mixte et résineux. Mon projet de recherche évalue l’hypothèse que cette approche sylvicole, fondée sur la dynamique naturelle des forêts boréales mixtes, permet de mieux conserver la biodiversité végétale des peuplements de peupliers faux-trembles (Populus tremuloides) du premier stade successionnel qu’une sylviculture conventionnelle.
Une revue de la littérature et de nos précédentes recherches a permis d’identifier une liste de bioindicateurs généraux et spécifiques pour un suivi de la biodiversité des communautés végétales dans les tremblaies, ainsi que trois principaux impacts négatifs potentiels à cette biodiversité, soient: (1) une perte des espèces pyrophiles qui s’établissent immédiatement après feu, accompagnée d’une augmentation des herbacées non-indigènes; (2) une perte de la structure et de la composition associées aux tremblaies âgées telles qu’une abondance en gros débris ligneux, des trouées naturelles et une diversité des plantes invasculaires; (3) une homogénéisation de la stratification verticale et horizontale et de la composition végétale à plusieurs échelles spatiales. Ainsi, trois études de terrain ont été mises à exécution afin de déterminer la validité de ces impacts négatifs et la capacité à court terme des traitements sylvicoles du projet SAFE à maintenir la biodiversité des plantes.
Premièrement, nous avons effectué une étude de terrain rétrospective afin de comparer la composition, la structure et la diversité des communautés végétales trois ans après feu et après coupe totale dans des tremblaies mésiques de la région de Timmins, Ontario. L’analyse de correspondances a permis de distinguer les stations brûlées des stations coupées. Les feux étaient caractérisés par une plus grande abondance de rejets de trembles, de Diervilla lonicera et d’herbacées et de mousses pionnières issues de la banque de graines et de spores présente dans le sol. À l’opposé, davantage d’arbustes, de plantes herbacées, de bryophytes et de lichens résiduels caractérisaient les communautés après coupe. La richesse en espèces était plus élevée dans les coupes que dans les feux à toutes les échelles spatiales, tandis que la diversité structurale et la diversité bêta variaient selon l’échelle spatiale observée. La surface terrière des arbres vivants (feux: 1,7 m2/ha, coupes: 1,8 m2/ha; p = 0,59) et la structure du sous-bois étaient semblables peu importe le type de perturbation. Généralement, les différences entre la coupe et le feu étaient plus prononcées aux échelles du paysage et de la région.
Ensuite, cinq traitements expérimentaux de la première phase du projet SAFE ont été échantillonnés, soient: (1) un témoin (non-coupé); (2) une coupe partielle de 1/3 de la surface terrière des tiges; (3) une coupe partielle de 2/3 de la surface terrière; (4) une coupe totale; et (5) une coupe totale suivie par un brûlage dirigé. La richesse en espèces vasculaires a augmenté du témoin jusqu’aux traitements doublement perturbés (coupe + feu), tandis que la richesse en espèces invasculaires et la richesse totale ont diminuées. Des régressions linéaires pas à pas ont servi à développer des modèles prédictifs de la richesse et de l’abondance de 10 groupes fonctionnels de plantes (6 vasculaires, 4 invasculaires), trois ans après traitement. Les modèles traitant la perturbation sylvicole comme un gradient univarié de sévérité ont montré des valeurs de R2 de < 0,03 à 0,86 tandis que les régressions basées sur une division des perturbations en 4 classes discrètes (le degré d’ouverture de la couvert forestier; le degré de perturbation du sol; la fréquence de la perturbation; et la présence ou l’absence de trace de feu) ont montré des valeurs de 0,16 < R2 < 0,91. Cette approche, basée sur une classification des groupes fonctionnels et une connaissance mécaniste de la réponse des groupes aux perturbations a le potentiel de produire des prédictions robustes pour divers écosystèmes boréaux et diverses perturbations humaines et naturelles.
Une troisième étude de terrain visait à tester l’hypothèse selon laquelle les coupes partielles réalisées dans les tremblaies matures de SAFE sont capables d’accélérer à court terme le développement des attributs uniques des tremblaies âgées. Les communautés végétales ainsi que quelques bioindicateurs de la richesse des espèces invasculaires ont été comparés dans quatre types de peuplements, soient: (1) âgé, non-coupé; (2) mature, non-coupé; (3) mature, coupe partielle de 1/3; (4) mature, coupe partielle de 2/3. Les tremblaies âgées étaient caractérisées par un pourcentage plus important de trouées que les tremblaies matures (42 % vs. 16 %). Les peuplements âgés étaient plus diversifiés pour les espèces invasculaires et la structure verticale, mais aucune différence significative n’a été détectée pour les plantes vasculaires et la structure horizontale. La diversité spécifique était positivement corrélée avec l’abondance des arbres résineux vivants et morts. Trois ans après la coupe, il y a peu d’évidence qu’une coupe partielle uniforme accélère le développement des attributs importants des tremblaies âgées. Bien qu’une coupe partielle uniforme maintienne la plupart des propriétés des peuplements matures, les espèces dominantes et généralistes sont favorisées au détriment des espèces les plus sensibles et une réduction de la diversité structurale et spécifique est notée.
Globalement, les traitements sylvicoles écosystémiques du projet SAFE ont mieux recréé la plage de variabilité de la structure, de la composition et de la diversité des tremblaies naturellement perturbées qu’une sylviculture conventionnelle par coupes totales. Ils ont aussi permis de contrecarrer certains problèmes associés aux pratiques industrielles actuelles. Par conséquent, nous concluons qu’ils devraient mieux contribuer au maintien de la biodiversité végétale. Il y a cependant certaines limitations qui ne permettent pas à ce système de sylviculture expérimentale de vraiment mimer la dynamique naturelle de cet écosystème. La coupe partielle par trouées, un programme proactif de rétention des gros arbres vivants et morts accompagné d’un suivi périodique des lichens, des hépatiques et des mycotrophes, ainsi que plus d’expérimentation des scénarios de brûlage dirigé sont recommandés. © 2004 UQAM tous droits réservés.
L Bedford, Yves Bergeron, Sybille Haeussler, J.-M. Kranabetter, Alain Leduc. Silvicultural disturbance severity and plant communities of the southern Canadian boreal forest. 2002. Silva Fennica 36(1):307-327
Silvicultural disturbance severity and plant communities of the southern Canadian boreal forest.
Boreal forest ecosystems are adapted to periodic disturbance, but there is widespread concern that conventional forest practises degrade plant communities. We examined vegetation diversity and composition after clearcut logging, mechanical and chemical site preparation in eight 5- to 12-yr old studies located in southern boreal forests of British Columbia and Quebec, Canada to find useful indicators for monitoring ecosystem integrity and to provide recommendations for the development and testing of new silvicultural approaches. Community-wide and species-specific responses were measured across gradients of disturbance severity and the results were explained in terms of the intermediate disturbance hypothesis and a simple regeneration model based on plant life history strategies. Species richness was 30 to 35% higher 5 to 8 years after clearcut logging than in old forest. Total and vascular species diversity generally peaked on moderately severe site treatments, while non-vascular diversity declined with increasing disturbance severity. On more-or-less mesic sites, there was little evidence of diversity loss within the range of conventional silvicultural disturbances; however, there were important changes in plant community composition. Removing soil organic layers caused a shift from residual and resprouting understory species to ruderal species regenerating from seeds and spores. Severe treatments dramatically increased non-native species invasion. Two important challenges for the proposed natural dynamics-based silviculture will be 1) to find ways of maintaining populations of sensitive non-vascular species and forest mycoheterotrophs, and 2) to create regeneration niches for disturbance-dependent indigenous plants without accelerating non-native species invasion.
Sybille Haeussler A multiscale comparision of logging and wildfire effects on boreal forest ecosystem integrity 3rd North American Forest Ecology Workshop. Duluth, Minnesota, USA.
Sybille Haeussler Can natural dynamics-based silviculture sustain boreal aspen plant communities? 4th North American Forest Ecology Workshop : Ecosystem in transition. Corvalis, Oregon, USA.
Sybille Haeussler Disturbance or degradation? Effects of conventional silviculture practice on plant communities of the southern Canadian boreal forest 3rd International Workshop on 3rd International Workshop on Disturbance dynamics in boreal forests. Kuhmo, Finland.