Fire is the major disturbance agent in boreal forests that initiates forest regeneration and succession, and plays a major role in determining the composition of terricolous lichen communities. In recent decades however, logging has become an important disturbance agent in boreal forests. In this context, growing concerns about logging effects on endangered species such as woodland caribou (Rangifer tarandus caribou) has emerged and drawn attention on how reindeer lichens (i.e. Cladonia arbuscula, Cladonia mitis, Cladonia rangiferina, Cladonia stellaris, and Cladonia stygia) respond to logging and fire given their importance as winter forage for caribou. We compared critical lichen habitat factors (i.e., forest floor thickness, tree height, and canopy closure) between fire and logged sites and evaluated how Cladonia lichen species richness, biomass, and ground cover were related to these habitat factors in the first decades following disturbance. We found no significant differences in habitat factors and no significant differences in lichen species richness or ground cover between logged and fire sites. However, Cladonia lichen biomass was significantly higher following logging. These results support the hypothesis that Cladonia lichens can persist following logging and suggest that forestry practices that include in their toolbox winter harvesting or machinery traffic restricted to specific trails are likely to preserve undisturbed forest floor habitat conditions with source populations of lichens.

Terricolous lichens are an important component of boreal forest ecosystems, both in terms of function and diversity. In this study, we examined the relative contribution of microhabitat characteristics and time elapsed since the last fire in shaping terricolous lichen assemblages in boreal forests that are frequently affected by severe stand-replacing fires. We sampled 12 stands distributed across five age classes (from 43 to >200 years). In each stand, species cover (%) of all terricolous lichen species and species richness were evaluated within 30 microplots of 1 m2. Our results show that time elapsed since the last fire was the factor that contributed the most to explaining terricolous lichen abundance and species composition, and that lichen cover showed a quadratic relationship with stand age. Habitat variables such as soil characteristics were also important in explaining lichen richness. These results suggest that the presence of suitable substrates is not sufficient for the conservation of late-successional terricolous lichen communities in this ecosystem, and that they also need relatively long periods of times for species dispersal and establishment.

In boreal forests partial cutting is often proposed as an alternative to the widespread use of clearcutting to better conciliate forest management with species conservation. A partial cutting experiment was implemented in black spruce boreal forests of western Québec, and the responses of three terricolous lichen species (Cladonia stellaris, C. mitis, and C. rangiferina) to three different treatments of different removal intensities (old unharvested forest stands and old forests treated by partial cutting and clearcutting) were studied. We used transplants of lichens to record growth rate over a period of 15 months, and we also recorded microclimatic variables (thallus temperature, thallus humidity, and photosynthetically active radiation [PAR]) directly at the sampling sites. We observed reduced growth rates in C. stellaris and C. rangiferina transplants located in untreated control plots compared with transplants located either in stands treated with partial cutting and or stands treated by clearcutting. We also found that lichen growth differed significantly across season, with a higher growth rate during the first summer compared to the other seasons. Lichen cover and frequency (presence or absence) of the three Cladonia species did not differ significantly between partial cut plots and control plots. PAR and thallus temperature were significantly lower in control plots, while thallus humidity was significantly higher in control plots. Thallus humidity recorded in the morning (between 6 am and 9 am) showed a reversed pattern, with lower values in control plots compared with partial cutting and clearcutting plots. Our results show that canopy openings in the partial cuttings had a positive influence on the growth of Cladonia species, probably through an increase in the quantity of light and humidity reaching the thalli early in the morning. Furthermore, canopy openings resulting from partial cuttings can maintain pre-established lichen cover at levels comparable to what is observed in our unharvested control stands.

Les lichens terricoles constituent une composante importante de l'écosystème forestier boréal. Cependant, cet écosystème est dynamisé par différentes perturbations qui créent des changements environnementaux qui ont une répercussion directe sur la dynamique des populations des lichens terricoles, en particulier sur les espèces du genre Cladina. À leur tour, ces changements peuvent affecter le caribou forestier, les Cladina étant l'une de ses principales ressources alimentaires durant la saison hivernale. Les perturbations naturelles sont, dans une large part, responsables de la dynamique des Cladina en forêt boréale québécoise. Or, au cours des dernières décennies, la forêt boréale a subi de profondes transformations. La coupe totale sur de grandes superficies est devenue la principale pratique forestière. Ainsi, les régimes naturels de perturbations occupent des superficies moindres par rapport aux perturbations créées par l'aménagement forestier. Malgré l'importance de plus en plus grande de l'aménagement forestier, très peu de travaux ont documenté la réponse des lichens, entre autres les Cladina, aux effets de la coupe en forêt boréale. L'objectif général de cette thèse est de comprendre la dynamique d'installation et la croissance des lichens terricoles en particulier des Cladina après les perturbations naturelles et anthropiques dans les forêts d'épinettes noires de la ceinture d'argile du Québec. Dans cette étude, nous nous sommes fixés comme premier objectif de déterminer les principales différences structurales caractérisant les stades de développement des forêts d'épinettes noires et de comparer la biomasse des Cladina ainsi que la diversité et la composition des communautés de lichens terricoles. Les jeunes peuplements avaient montré un plus grand taux de recouvrement, une plus grande diversité et une plus grande biomasse des Cladina. Avec la fermeture de la canopée, dans les sites âgés de plus de 50 ans, on observe que la biomasse des Cladina et la composition en espèces des lichens terricoles diminuent considérablement pour ensuite augmenter dans les sites âgés de plus de 200 ans. La répartition des différentes espèces, telle que révélée par l'analyse canonique des correspondances, montre une distribution en fonction des caractéristiques des sites. Les lichens terricoles sont plus abondants dans les sites où l'épaisseur de la matière organique est faible. D'autre part, les résultats des analyses de régression multiple des variables environnementales montrent que l'ouverture de la canopée et l'épaisseur de la matière organique avaient un effet significatif sur le taux de recouvrement et la diversité des lichens terricoles, alors que l'âge et l'ouverture de la canopée montrent un effet significatif sur la biomasse des Cladina. L'arbre de régression multivariable avait montré que le temps et l'habitat sont des facteurs importants, puisqu'ils jouent des rôles différents dans la détermination de la composition des communautés lichéniques terricoles. Dans le chapitre deux, nous avons effectué une étude comparative de l'impact des feux et des coupes sur la composition, la diversité, l'abondance et la biomasse des communautés lichéniques dans la pessière noire à mousses du Québec. Les feux sont caractérisés par une plus grande abondance de mousses pionnières et ont affiché une dynamique d'établissement précoce de lichens terricoles avec une certaine abondance des Cladina dans le tapis lichénique. À l'opposé, davantage de lichens résiduels caractérisaient les communautés après coupe, la recolonisation des sites de CPRS (coupe avec protection de la régénération et des sols) indique que les lichens terricoles s'établissent plus tard avec l'établissement des Cladonia en premier suivies des Cladina. Cinq ans après perturbation, la richesse en espèces des lichens terricoles ainsi que la biomasse des Cladina étaient plus élevées dans les coupes que dans les feux. Toutefois, quelle que soit la nature de la perturbation (coupe ou feu), avec le temps (28 ans après perturbation), l'abondance, la biomasse et la richesse, des lichens terricoles sont comparables, en raison de l'ouverture de la canopée qui offre un microclimat idéal à la recolonisation des sites par les Cladina et les Cladonia dans les sites brûlés, et à leur persistance et leur développement dans les sites issus de CPRS. Comme les Cladina sont directement touchées par les coupes forestières qui perturbent leur habitat et qu'ils sont intimement associés aux stades post-incendies, nous nous sommes fixés comme troisième objectif de voir si l'aménagement par coupe partielle pourrait recréer l'hétérogénéité structurale nécessaire au maintien de l'abondance et de la croissance des Cladina. Nous avons quantifié la croissance de trois espèces de Cladina dans trois traitements de trois sites d'un réseau des coupes partielles, soient : (1) un témoin (non coupé); (2) une coupe partielle (niveaux d'extraction 45 à 86%); (3) une coupe totale (CPRS), afin de tester l'hypothèse selon laquelle l'aménagement par coupe partielle pourrait recréer l'hétérogénéité structurale nécessaire au maintien de l'abondance et à la croissance des Cladina. Les taux de croissance des trois espèces dans les trois sites variaient entre les espèces et entre les sites. Cependant, la variation la plus significative a été observée entre les traitements. La croissance des lichens était similaire dans les blocs de coupes partielles et des CPRS, tandis qu'une perte de biomasse a été observée chez un grand nombre de thalles dans les blocs témoins de forêts matures non récoltées. Les résultats de cette étude ont aussi montré que les coupes partielles seraient davantage susceptibles d'assurer le maintien des Cladina que les CPRS. De plus, en offrant de meilleures conditions de croissance aux lichens terricoles, les coupes partielles pourraient contribuer à conserver une ressource alimentaire importante pour le caribou forestier (Rangifer tarandus) tout en préservant des conditions forestières qui se rapprochent des forêts âgées, dont un couvert de protection, important pour cette espèce. Les résultats de cette thèse permettent de faire quelques recommandations quant au maintien des lichens dans les paysages aménagés. Nous suggérons des traitements sylvicoles par coupes partielles, car ils ont le potentiel de mieux préserver l'abondance des Cladina et de créer des conditions idéales à leur croissance, ce qu'une sylviculture conventionnelle par CPRS ne peut faire. Il y a cependant certaines limitations qui ne permettent pas à ce système de sylviculture expérimentale d'être adopté dans des peuplements démontrant un degré élevé de paludification. Pour ces forêts, une coupe totale suivie d'un feu dirigé serait la meilleure option afin de diminuer l'épaisseur de la matière organique et d'empêcher le retour rapide à la paludification ainsi que la préservation de l'habitat des lichens à long terme. Néanmoins, il est important de maintenir des vieilles forêts non perturbées pour la préservation de la biodiversité. En conclusion, un suivi périodique de l'abondance des Cladina dans le réseau des coupes partielles ainsi que des expérimentations de scénarios de brûlage dirigé après coupes totales sont recommandés.