Supervision par :

Vincent Maire (Membre régulier)

Co-supervision par :

Esther Lévesque (Membre régulière)

Description du projet de recherche

Étude des réponses physiologiques des espèces arbustives arctiques à la contrainte hydrique

Introduction: L’augmentation de l’abondance des espèces arbustives représente une caractéristique majeure des changements de végétation qui sont observés dans le Nord depuis quelques décennies en réponse au réchauffement climatique. Cependant, cette ‘arbustation’ de la toundra arctique n’est pas un phénomène homogène à l’échelle circumpolaire, et semble particulièrement limitée par les conditions d’humidité du sol. Objectifs: Notre projet a pour objectif de tester l’hypothèse d’une forte contrainte hydrique comme étant le principal facteur limitant de l’expansion des espèces arbustives. En d’autres termes, nous visons à déterminer à quel point les espèces arbustives peuvent résister au stress hydrique. Notre étude se divise pour cela en deux parties, avec (i) des analyses en laboratoire de croissance annuelle et d’anatomie du bois (nombre et diamètre des vaisseaux du xylème, conductivité hydraulique théorique) pour estimer la variabilité (i.e. plasticité) de ces traits en fonction des conditions hydriques ; (ii) des mesures in situ de potentiel hydrique et de conductance stomatique pour estimer la marge de sécurité hydraulique des populations et son évolution lorsque l’environnement devient de plus en plus sec. Sites d'études: La réponse des espèces arbustives à la contrainte hydrique est dans un premier temps étudiée à Umiujaq le long d’un gradient naturel d’humidité du sol. Des analyses d’anatomie du bois seront par la suite effectuées le long d’un gradient latitudinal à partir d’échantillons provenant du Parc National de la Gaspésie, du Parc National des Hautes-Gorges-de-la-Rivière-Malbaie, de la Rivière Boniface et de Kangiqsualujjuaq. Matériel et méthodes: Notre espèce modèle est le bouleau glanduleux (Betula glandulosa Michx.). À Umiujaq, le gradient d’humidité du sol a été divisé en trois types de milieux ayant des conditions hydriques contrastées; une dizaine d’individus a été échantillonnée dans chaque milieu. Une dizaine d’individus sera également échantillonnée dans chaque site du gradient latitudinal. Les analyses des cernes de croissance et des traits d’anatomie du bois sont réalisées à partir de coupes microscopiques de collets. Les mesures de terrain de potentiel hydrique seront effectuées à l’aide d’une chambre à pression, alors que les mesures de conductance stomatique seront obtenues en utilisant un analyseur de gaz à infra-rouge en circuit fermé. Résultats attendus: Une grande variabilité des traits hydrauliques et d’anatomie du bois est attendue en réponse à la variation des conditions hydriques. Les individus de bouleau vivant dans des milieux plus secs devraient par ailleurs avoir une marge de sécurité hydraulique plus faible, ce qui expliquerait que la croissance des arbustes est limitée dans ces conditions.

Coordonnées des sites de recherche

Communications scientifiques

Lamarque, L., Jim, F.-F., Deschamps, L., Lévesque, E., Cusson, P.-O., Fortier, D., Giacomazzo, M., Guillemette, F., Paillassa, J., Tremblay, M., Maire, V., 2023. Hydrological Regime and Plant Functional Traits Jointly Mediate the Influence of Salix spp. on Soil Organic Carbon Stocks in a High Arctic Tundra. Ecosystems. DOI: 10.1007/s10021-023-00829-1.

Thomas, H.J.D., Bjorkman, A.D., Myers-Smith, I.H., Elmendorf, S.C., Kattge, J., Díaz, S., Vellend, M., Blok, D., Cornelissen, J.H.C., Forbes, B.C., Henry, G.H.R., Hollister, R.D., Normand, S., Prevéy, J.S., Rixen, C., Schaepman-Strub, G., Wilmking, M., Wipf, S., Cornwell, W.K., Beck, P.S.A., Georges, D., Goetz, S.J., Guay, K.C., Rüger, N., Soudzilovskaia, N.A., Spasojevic, M.J., Alatalo, J.M., Alexander, H.D., Anadon-Rosell, A., Angers-Blondin, S., te Beest, M., Berner, L., Björk, R.G., Buchwal, A., Buras, A., Carbognani, M., Christie, K., Siegwart Collier, L., Cooper, E.J., Elberling, B., Eskelinen, A., Frei, E.R., Grau, O., Grogan, P., Hallinger, M., Heijmans, M.M.P.D., Hermanutz, L., Hudson, J., Johnstone, J.F., Hülber, K., Iturrate-Garcia, M., Iversen, C.M., Jaroszynska, F., Kaarlejärvi, E., Kulonen, A., Lamarque, L., Lantz, T.C., Lévesque, E., Little, C.J., Michelsen, A., Milbau, A., Nabe-Nielsen, J., Nielsen, S.S., Ninto, J.M., Oberbauer, S.F., Olofsson, J., Onipchenko, V.G., Petraglia, A., Rumpf, S.B., Shetti, R., Speed, J.D.M., Suding, K.N., Tape, K.D., Tomaselli, M., Trant, A.J., Treier, U.A., Tremblay, M., Venn, S., Vowles, T., Weijers, S., Wookey, P.A., Zamin, T., Bahn, M., Blonder, B., van Bodegom, P.M., Bond-Lambert, B., Campetella, G., Cerabolini, B.E.L., Chapin III, F.S., Craine, J., Dainese, M., Green, W., Jansen, S., Kleyer, M., Manning, P., Niinemets, Ü., Onoda, Y., Ozinga, W.A., Penuelas, J., Poschlod, P., Reich, P.B., Sandel, B., Schamp, B., Sheremetev, S., de Vries, F.T., 2020. Global plant trait relationships extend to the climatic extremes of the tundra biome. Nature Communications, 11, 1351. DOI: 10.1038/s41467-020-15014-4.

Thomas, H.J.D., Myers-Smith, I.H., Bjorkman, A.D., Elmendorf, S.C., Blok, D., Cornelissen, J.H.C., Forbes, B.C., Hollister, R.D., Normand, S., Prevéy, J.S., Rixen, C., Schaepman-Strub, G., Wilmking, M., Wipf, S., Cornwell, W.K., Kattge, J., Goetz, S.J., Guay, K.C., Alatalo, J.M., Anadon-Rosell, A., Angers-Blondin, S., Berner, L., Björk, R.G., Buchwal, A., Buras, A., Carbognani, M., Christie, K., Siegwart Collier, L., Cooper, E.J., Eskelinen, A., Frei, E.R., Grau, O., Grogan, P., Hallinger, M., Heijmans, M.M.P.D., Hermanutz, L., Hudson, J., Hülber, K., Iturrate-Garcia, M., Iversen, C.M., Jaroszynska, F., Johnstone, J.F., Kaarlejärvi, E., Kulonen, A., Lamarque, L., Lévesque, E., Little, C.J., Michelsen, A., Milbau, A., Nabe-Nielsen, J., Nielsen, S.S., Ninto, J.M., Oberbauer, S.F., Olofsson, J., Onipchenko, V.G., Petraglia, A., Rumpf, S.B., Semenchuk, P., Soudzilovskaia, N.A., Spasojevic, M.J., Speed, J.D.M., Tape, K.D., te Beest, M., Tomaselli, M., Trant, A.J., Treier, U.A., Venn, S., Vowles, T., Weijers, S., Zamin, T., Atkin, O.K., Bahn, M., Blonder, B., Campetella, G., Cerabolini, B.E.L., Chapin III, F.S., Dainese, M., de Vries, F.T., Díaz, S., Green, W., Jackson, R.B., Manning, P., Niinemets, Ü., Ozinga, W.A., Penuelas, J., Reich, P.B., Schamp, B., Sheremetev, S., van Bodegom, P.M., 2019. Traditional plant functional groups explain variation in economic but not size‐related traits across the tundra biome. Global Ecology and Biogeography, 28(2): 78-95. DOI: 10.1111/geb.12783.

Bjorkman, A.D., Myers-Smith, I.H., Elmendorf, S.C., Normand, S., Rüger, N., Beck, P.S.A., Blach-Overgaard, A., Blok, D., Cornelissen, J.H.C., Georges, D., Goetz, S.J., Guay, K.C., Henry, G.H.R., HilleRisLambers, J., Hollister, R.D., Karger, D.N., Kattge, J., Manning, P., Prevéy, J.S., Rixen, C., Schaepman-Strub, G., Thomas, H.J.D., Vellend, M., Wilmking, M., Wipf, S., Carbognani, M., Hermanutz, L., Lévesque, E., Molau, U., Petraglia, A., Soudzilovskaia, N.A., Spasojevic, M.J., Tomaselli, M., Vowles, T., Alatalo, J.M., Alexander, H.D., Anadon-Rosell, A., Angers-Blondin, S., te Beest, M., Berner, L., Björk, R.G., Buchwal, A., Buras, A., Christie, K., Cooper, E.J., Dullinger, S., Elberling, B., Eskelinen, A., Frei, E.R., Grau, O., Grogan, P., Hallinger, M., Harper, K., Heijmans, M.M.P.D., Hudson, J., Hülber, K., Iturrate-Garcia, M., Iversen, C.M., Jaroszynska, F., Johnstone, J.F., Jørgensen, R.H., Kaarlejärvi, E., Klady, R., Kuleza,., Kulonen, A., Lamarque, L., Lantz, T.C., Little, C.J., Speed, J.D.M., Michelsen, A., Milbau, A., Nabe-Nielsen, J., Nielsen, S.S., Ninto, J.M., Oberbauer, S.F., Olofsson, J., Onipchenko, V.G., Rumpf, S.B., Semenchuk, P., Shetti, R., Siegwart Collier, L., Street, L.E., Suding, K.N., Tape, K.D., Trant, A.J., Treier, U.A., Tremblay, J.-P., Tremblay, M., Venn, S., Weijers, S., Zamin, T., Boulanger-Lapointe, N., Gould, W.A., Hik, D.S., Hofgaard, A., Jónsdóttir, I.S., Jorgenson, J., Klein, J., Magnusson,., Tweedie, C., Wookey, P.A., Forbes, B.C., Bahn, M., Blonder, B., van Bodegom, P.M., Bond-Lambert, B., Campetella, G., Cerabolini, B.E.L., Chapin III, F.S., Cornwell, W.K., Craine, J., Dainese, M., de Vries, F.T., Díaz, S., Enquist, B.J., Green, W., Milla, R., Niinemets, Ü., Onoda, Y., Ordoñez, J.C., Ozinga, W.A., Penuelas, J., Poorter, H., Poschlod, P., Reich, P.B., Sandel, B., Schamp, B., Sheremetev, S., Weiher, E., 2018. Plant functional trait change across a warming tundra biome. Nature, 562: 57-62. DOI: 10.1038/s41586-018-0563-7.

Bjorkman, A.D., Myers-Smith, I.H., Elmendorf, S.C., Normand, S., Thomas, H.J.D., Alatalo, J.M., Alexander, H.D., Anadon-Rosell, A., Angers-Blondin, S., Bai, Y., Baruah, G., te Beest, M., Berner, L., Björk, R.G., Blok, D., Bruelheide, H., Buchwal, A., Buras, A., Carbognani, M., Christie, K., Collier, L.S., Cooper, E.J., Cornelissen, J.H.C., Dickinson, K.J.M., Dullinger, S., Elberling, B., Eskelinen, A., Forbes, B.C., Frei, E.R., Iturrate-Garcia, M., Good, M.K., Grau, O., Green, P., Greve, M., Grogan, P., Haider, S., Hájek, T., Hallinger, M., Happonen, K., Harper, K., Heijmans, M.M.P.D., Henry, G.H.R., Hermanutz, L., Hewitt, R.E., Hollister, R.D., Hudson, J., Hülber, K., Iversen, C.M., Jaroszynska, F., Jiménez‐Alfaro, B., Johnstone, J.F., Jørgensen, R.H., Kaarlejärvi, E., Klady, R., Klimešová, J., Korsten, A., Kuleza,., Kulonen, A., Lamarque, L., Lantz, T.C., Lavalle, A., Lembrechts, J.J., Lévesque, E., Little, C.J., Luoto, M., Macek, P., Mack, M.C., Mathakutha, R., Michelsen, A., Milbau, A., Molau, U., Morgan, J.W., Mörsdorf, M.A., Nabe-Nielsen, J., Nielsen, S.S., Ninto, J.M., Oberbauer, S.F., Olofsson, J., Onipchenko, V.G., Petraglia, A., Pickering, C., Prevéy, J.S., Rixen, C., Rumpf, S.B., Schaepman-Strub, G., Semenchuk, P., Shetti, R., Soudzilovskaia, N.A., Spasojevic, M.J., Speed, J.D.M., Street, L.E., Suding, K.N., Tape, K.D., Tomaselli, M., Trant, A.J., Treier, U.A., Tremblay, J.-P., Tremblay, M., Venn, S., Virkkala, A.-M., Vowels, T., Weijers, S., Wilmking, M., Wipf, S., Zamin, T., 2018. Tundra Trait Team: A database of plant traits spanning the tundra biome. Global Ecology and Biogeography, 27(12): 1402-1411. DOI: 10.1111/geb.12821.

Perreault, N., Lévesque, E., Fortier, D., Lamarque, L., 2016. Thermo-erosion gullies boost the transition from wet to mesic tundra vegetation. Biogeosciences, 13(4): 1237-1253. DOI: 10.5194/bg-13-1237-2016.