The eastern, maritime portion of the black spruce – moss bioclimatic domain in Québec (Canada) is characterized by large wildfires with low occurrence. However, it is still poorly understood how climate–fire interactions influenced long-term vegetation dynamics in the boreal forest of eastern Québec. The long-term historical climate–fire–vegetation interactions in this region were investigated using a multiproxy (chironomids, charcoal, and pollen) paleoecological analysis of an 8500-year sediment core. Chironomid-inferred August air temperatures suggest that the warm Holocene Thermal Maximum (HTM; between ca. 7000–4000 cal yr BP) shifted to the cooler Neoglacial period (4000 cal yr BP to present), consistent with other temperature reconstructions across Québec. The shift to spruce-moss forest dominance around 4800 cal yr BP occurred nearly a thousand years before the climatic shift to the Neoglacial period and rather coincided with a shift from frequent low-severity small fires to infrequent but large and severe fire events. Our results suggest that long-term changes in the summer temperature are probably not the main factor controlling fire and vegetation dynamics in eastern Québec. It seems that, throughout the postglacial period, summer temperatures never fell below a threshold that could have induced a significant vegetation response.

La partie orientale et maritime du domaine bioclimatique de la pessière à mousse au Québec (Canada), est caractérisée par des grands incendies à très faible occurrence. Cependant, l'effet des interactions climat-feu sur la dynamique à long terme de la végétation dans la forêt boréale de l'est du Québec est peu connu. A l'aide d'une analyse paléoécologique multiproxies (chironomes, charbon de bois, pollen) d'une carotte sédimentaire de 8500 ans, nous avons documenté les interactions à long terme entre le climat, le feu et la végétation à l'est du Québec. Les températures de l'air du mois d'août reconstituées par les chironomes suggèrent que la période chaude de l'Optimum climatique Holocène (7000-4000 ans avant aujourd'hui (AA)) a cédé place à la période froide du Néoglaciaire (4000 ans AA à l'actuel) en cohérence avec les reconstitutions climatiques réalisées ailleurs au Québec. L'établissement de la pessière à mousses il y a environ 4800 ans s'est produit près d'un millier d'années avant la transition vers le Néoglaciaire et a plutôt coïncidé avec le changement de petits incendies peu sévères fréquents, à de grands incendies sévères peu fréquents. D'après nos résultats, les changements de températures estivales ne semblent pas jouer un rôle prépondérant dans la dynamique de la végétation et des feux dans l'est du Québec. Il semble que, tout au long de la période postglaciaire, les températures estivales n'aient jamais diminué sous un seuil qui aurait induit une réponse significative de la végétation.

ABSTRACT Populations at the edge of a species range are vulnerable to climate change. Studying their ecological history helps understanding resilience processes acting at the limit of the species' tolerance envelope. In the mixedwood forest ecotone, several thermophilic species, such as white pine and red maple, reach the northern limit of their geographical range. Here we rely on macrofossil analysis of charcoal particles and plant macroremains of a forest hollow to reconstruct the local history of thermophilic species in a marginal red maple stand isolated within the mixedwood forest ecotone. Taxonomic identification and radiocarbon dating of charred particles and wood remains extracted along the peat accumulation profile indicated dominance of white pine during the Holocene Climate Optimum (6200 to 4300 cal yr BP). The fossil assemblage suggests the transition of a black spruce - feathermoss (>9500 to 6200 cal yr BP) to a balsam fir forest that developed after the decline of white pine (since 4300 cal yr BP). Red maple is not detected in the fossil assemblage suggesting a late arrival and/or expansion on the site, likely favored by anthropogenic activities and the climate warming ongoing since the end of the Little Ice Age.

RÉSUMÉ Les populations aux marges de l'aire de répartition d'une espèce sont vulnérables aux changements du climat. L'étude de leur histoire écologique permet d'aborder les processus de résilience à la limite de l'enveloppe de tolérance de l'espèce et d'anticiper comment son aire de répartition évoluera dans le contexte des changements climatiques actuels. Dans l'écotone de la forêt mixte, plusieurs espèces thermophiles, telles que le pin blanc et l'érable rouge, atteignent la limite nordique de leur aire de répartition géographique. En se basant sur l'analyse macrofossile des charbons de bois et de macrorestes ligneux d'un bourbier forestier, cette étude vise à reconstituer l'histoire locale des espèces thermophiles d'un peuplement marginal d'érable rouge isolé dans le domaine de la sapinière à bouleau blanc. L'identification et la datation de charbons et de bois fossiles extraits le long du profil d'accumulation de tourbe permettent de retracer la présence plus importante de pin blanc pendant la période climatique plus chaude de l'Hypsithermique (6200 à 4300 ans AA). L'assemblage fossile indique le passage d'une pessière d'épinette noire (> 9500 à 6200 ans AA) vers une sapinière qui s'est développée après un déclin du pin blanc (depuis 4300 ans AA). L'érable rouge n'a pas été détecté dans l'assemblage fossile ce qui suggère une arrivée et/ou une expansion tardive de l'espèce sur le site, probablement favorisée par les activités anthropiques et le réchauffement du climat amorcé depuis la fin du Petit âge glaciaire.

Given their position at the limit of a species' bioclimatic tolerance envelope, range-edge populations are particularly sensitive to variations in environmental conditions. Understanding ecological history of such peripheral populations provides key insights about ecosystem responses and resilience to global change. Here, we rely on soil macrofossil charcoal analysis to infer the origin and dynamics of a marginal sugar maple stand located within the boreal forest, at the leading edge of the species range. Radiocarbon dating of sugar maple and red maple charcoal particles indicates a late origin of the sugar maple stand at c. 600 cal yr BP, compared to red maple, which was established in the early Neoglacial period c. 4000 years ago. The earlier presence of red maple may have facilitated a later establishment of sugar maple in the boreal environment, most likely by altering edaphic conditions. The relatively recent establishment of a disjunct stand of maple at its current leading edge suggests that models predicting a northward migration of temperate species to the boreal biome in response to contemporary climate change are empirically plausible.

En raison de leur position à la limite de l'enveloppe de tolérance bioclimatique, les populations aux marges des aires de la répartition des espèces sont particulièrement sensibles aux variations des conditions environnementales. L'étude de l'histoire écologique de telles populations périphériques permet d'aborder les processus de réponse et de résilience des écosystèmes face aux changements environnementaux. Nous inférons ici l'origine et la dynamique d'un peuplement marginal d'érables à sucre situé en forêt boréale, à la limite nordique de l'espèce, par une analyse macrofossile des charbons de bois du sol. La datation au radiocarbone des charbons d'érable à sucre et d'érable rouge indique une origine tardive du peuplement d'érable à sucre vers c. 600 ans AA, comparativement à l'érable rouge qui s'est établi au début du Néoglaciaire il y a c. 4000 ans. La présence antérieure de l'érable rouge pourrait avoir contribué à l'établissement plus tardif de l'érable à sucre en milieu boréal, notamment en modifiant les conditions édaphiques. L'établissement relativement récent d'un peuplement disjoint d'érable à sa limite nordique actuelle suggère que les modèles prospectifs qui prédisent une migration nordique des espèces tempérées vers le biome boréal en réponse aux changements climatiques contemporains sont vraisemblables sur une base empirique.

Theoretical models suggest that rare species in a community should be few, but empirical evidence indicates the opposite in insect communities. We reviewed 1170 articles for suitable datasets and selected 100 publications with 140 datasets for our rarity analysis. The objective was to estimate the rarity percentage among insects and whether this value is related to positional, methodological, environmental, or variables intrinsic to the communities. Information was found for eight insect orders, of which Hymenoptera and Coleoptera were the most studied. The authors of 70% of the articles did not discuss hypotheses explaining the observed percentage of rare species. In the remaining, the most discussed hypotheses were undersampling (10%), distribution range (15%), study group phenology (4%), and diffusive rarity (1%). Only two studies tested hypotheses of rarity. In 66 datasets, the proportion of rare species was between 11% and 30%; in 70 datasets, this proportion was higher. The greatest effects on species rarity were sample coverage, abundance, and richness. The study of rarity remains a critical problem in community ecology; this study shows that the issues are not solely based on methodological limitations like undersampling but need deeper conceptual and empirical approaches.

Alors que les modèles théoriques suggèrent qu'il devrait y avoir peu d'espèces rares au sein d'une communauté, les données empiriques montrent le contraire dans les communautés d'insectes. Nous avons recensé 1170 articles à la recherche de jeux de données appropriés pour une analyse de rareté, pour finalement sélectionner 100 publications comprenant 140 jeux de données. L'objectif était d'estimer le pourcentage de rareté parmi les insectes et de déterminer s'il était lié à des variables positionnelles, méthodologiques, environnementales, ou encore à des variables intrinsèques aux communautés. Nous avons trouvé de l'information sur huit ordres d'insectes, parmi lesquels Hymenoptera et Coleoptera étaient les plus étudiés. Les auteurs de 70% des articles ne proposaient pas d'hypothèses pour expliquer le pourcentage observé d'espèces rares. Parmi les autres articles, les hypothèses les plus fréquemment mentionnées étaient le sous-échantillonnage (10%), l'aire de répartition (15%), la phénologie du groupe étudié (4%), et la rareté diffusive (1%). Seulement deux études ont testé des hypothèses de rareté. Dans 66 jeux de données, la proportion d'espèces rares était entre 11-30%, alors qu'elle était plus élevée dans 70 jeux de données. Les facteurs affectant le plus la rareté spécifique étaient la complétude de l'échantillonnage, l'abondance et la richesse. L'étude de la rareté demeure un problème critique en écologie des communautés. Cette étude montre que les défis ne découlent pas seulement de limites méthodologiques comme le sous-échantillonnage, mais nécessitent des approches conceptuelles et empiriques plus poussées.

The Upper Paraná Atlantic Forest (UPAF) is a crucial ecosystem providing critical ecosystem services. To comprehend the heterogeneity in the provision of the carbon sequestration service, this study investigated the variation in forest dynamics within the UPAF's most representative forest type, focusing on changes in forest structure and tree species diversity as per the initial species composition. Three forest groups (A–C) were identified based on their initial species composition using tree census data from monitoring that spanned approximately 25 years across seven plots. Group A was characterized by low tree density and high species diversity, resulting in stable forest growth with moderate competition. The forest decline in Group B was linked to a reduction in large trees, irrespective of the growth of pioneer species. Group C was characterized by high tree density and low diversity, displaying a decline in biomass with intense competition. These results indicated that only Group A forests functioned as carbon sinks, while those of Groups B and C acted as carbon sources. This study is one of the few that reveals the heterogeneity in carbon sequestration service in the UPAF and provides valuable insights into forest management and conservation strategies.

La forêt atlantique du haut Paraná (UPAF) est un écosystème crucial fournissant des services écosystémiques importants. Pour comprendre l'hétérogénéité de la provision du service de stockage de carbone, cette étude s'est intéressée à la variation de la dynamique du type forestier le plus représentatif de l'UPAF, s'attardant aux changements de structure forestière et de diversité spécifique des arbres en fonction de la composition spécifique initiale. Trois groupes forestiers (A–C) ont été identifiés selon leur composition spécifique initiale en utilisant des données d'inventaires de sept parcelles couvrant une période d'environ 25 ans. Le groupe A était caractérisé par une faible densité d'arbres et une diversité spécifique élevée, résultant en une croissance forestière stable associée à une compétition modérée. Le déclin forestier du groupe B était lié à la diminution des gros arbres, sans égard à la croissance des espèces pionnières. Le groupe C était caractérisé par une densité élevée d'arbres et une faible diversité, montrant un déclin de la biomasse en raison de la forte compétition. Ces résultats indiquent que seules les forêts du groupe Group A agissent comme puits de carbone, alors que les forêts des groupes B et C sont des sources de carbone. Cette étude est une des rares à montrer l'hétérogénéité du service de stockage de carbone dans l'UPAF et fournit des informations pertinentes pour l'élaboration des stratégies d'aménagement forestier et de conservation.

Agronomic herbaceous plants are used in mine tailing revegetation, yet research is limited on how different compositions facilitate forest restortion. This study evaluated the effect of various agronomic herbaceous plant treatments (grasses, legumes, or a mix) on plant diversity and the establishment of early-successional boreal forest tree species at a gold mine site in Québec, Canada. In 2013, an experimental area was divided into three blocks, each with five plots randomly seeded with one of the following: 100% grass, 100% legumes, a mixture of both, topsoil, or control (no seeding). Plots were further subdivided to assess volunteer plant colonization and diversity. Results indicated that species richness was significantly higher in the topsoil treatment compared to the agronomic herbaceous treatments and control. However, no significant differences were found among the agronomic treatments. The Shannon diversity index was higher in the topsoil compared to the legume treatment. Species composition varied significantly between treatments, with topsoil dominated by introduced species. The legume treatment supported more volunteer pioneer trees, particularly of the Salicaceae family, than the grass or mixed treatments, suggesting that legumes may better promote deciduous pioneer tree establishment during revegetation of mine tailing.

Les plantes herbacées agronomiques sont utilisées en végétalisation des parcs à résidus miniers. Toutefois les connaissances à jour sont limitées quant à la façon dont les différentes compositions d'herbacées favorisent la venue d'un milieu forestier. Cette étude a évalué l'effet de divers traitements de plantes herbacées agronomiques sur la diversité végétale et l'établissement d'une forêt boréale de début de succession sur un parc à résidus miniers d'une mine d'or au Québec, Canada. En 2013, une zone expérimentale a été divisée en trois blocs, chacun comprenant cinq parcelles ensemencées aléatoirement avec les traitements suivants: 100% de graminées, 100% de légumineuses, un mélange des deux, un traitement de sol organique et un traitement témoin (résidus miniers seulement, sans ensemencement). Les parcelles traitées ont été subdivisées en sous-parcelles pour évaluer la colonisation et la diversité des plantes spontanées. Les résultats ont indiqué que la richesse spécifique était significativement plus élevée avec le traitement de sol organique qu'avec celui d'herbacées agronomiques et le témoin. Cependant, aucune différence significative n'a été observée entre les traitements d'herbacées agronomiques. L'indice de diversité de Shannon était plus élevé avec le traitement de sol organique qu'avec le traitement de légumineuses. La composition spécifique variait considérablement d'un traitement à l'autre, le traitement de sol organique étant dominé par des espèces introduites. Le traitement de légumineuses a favorisé davantage les espèces arborescentes pionnières spontanées, particulièrement de la famille des Salicacées, comparativement aux traitements d'herbacées agronomiques et au mélange. Cela suggère que le traitement de légumineuses pourrait davantage favoriser l'établissement d'espèces arborescentes feuillues pionnières lors de la revégétalisation de résidus miniers.