Recherche

Je suis passionné par l’écologie, l’évolution et la conservation; particulièrement des plantes. Je m’intéresse notamment à la façon dont les individus, les populations et les communautés des plantes répondent aux changements environnementaux de divers types, y compris le réchauffement climatique et les perturbations humaines. En plus de mon programme de recherche empirique décrit ci-dessous, j’ai développé un vif intérêt pour les théories générales de l'écologie et de l'évolution (voir mon livre), ainsi que pour la synthèse des connaissances sur les dynamiques écologiques et les changements de biodiversité à travers divers types d'écosystèmes.

La recherche empirique dans mon laboratoire porte principalement sur les plantes forestières du sud du Québec, particulièrement dans le Parc national du Mont Mégantic, où la végétation comprend les deux types de forêts dominantes de l'est de l'Amérique du Nord : la forêt feuillue tempérée à faible altitude et la forêt boréale à haute altitude. La photo en haut de la page montre le feuillage d'automne rouge-orange de l'érable à sucre, le vert foncé des forêts d'épinettes et les feuilles jaunes du bouleau jaune à l'écotone. Mes principaux axes de recherche sont les suivants :

(1) Contraintes non climatiques sur les déplacements des distributions géographiques des espèces végétales.
Au fur et à mesure que les températures augmentent, les zones au-dessus de la limite altitudinale de la distribution actuelle d’une espèce donnée devraient devenir climatiquement propices à l’établissement de l’espèce. Par conséquent, nous prédisons des expansions géographiques. Cependant, l'importance de nombreux facteurs non climatiques peut varier le long de ces gradients climatiques, avec le potentiel de ralentir ou d'accélérer les changements des distributions prévues. Au Mont Mégantic, nous avons mené diverses expériences afin d’étudier l'influence de plusieurs facteurs non climatiques sur les limites de distribution de l'érable à sucre et de certaines plantes du sous-bois (par exemple le trille rouge), y compris les prédateurs de graines, les herbivores, les conditions du sol, la pollinisation et la lumière.

(2) Quelles sont les conséquences du réchauffement climatique pour le timing des interactions entre les populations et les espèces ?
Au cours des cinquante dernières années, les températures moyennes au Mont Mégantic ont augmenté d’environ 1,5°C et le réchauffement devrait continuer au cours des prochaines décennies. Il est bien connu que les températures plus chaudes au printemps et la fonte des neiges précoces provoquent plus tôt l’ouverture des bourgeons, l'émergence des feuilles et la floraison, mais on en sait beaucoup moins sur les sensibilités relatives des différentes populations et des espèces au réchauffement. Nous sommes particulièrement intéressés par les conséquences potentielles pour le flux des gènes (l'adaptation au réchauffement climatique) et à la durée de la période printanière de lumière élevée dans le sous-bois (d'importance critique pour les plantes éphémères printanières). Nous effectuons un suivi à long terme, y compris l'utilisation de caméras automatisées, pour cette recherche.

(3) Changements à long terme dans les communautés végétales.Nous utilisons n’importe quelles sources de données historiques, en parallèle avec des inventaires contemporains, afin de quantifier et comprendre les changements à long terme dans les communautés végétales. Les études contemporaines ne durent généralement que quelques années et les études paléoécologiques couvrent des milliers d'années, ce qui laisse à l'échelle des décennies une importante lacune de connaissances, qui est souvent d'un grand intérêt pour la conservation. Spécifiquement, nous testons les hypothèses concernant les conséquences du réchauffement climatique, telles que les changements de distribution vers les plus hautes altitudes, dans les régions où la magnitude du réchauffement est variable. Nos résultats contribuent à un réseau de chercheurs intéressés ayant des intérêts similaires aux forêts tempérées (forestREplot) et à des projets collaboratifs qui évaluent les changements au niveau de la biodiversité dans divers écosystèmes.

 

Research

My general interests are in ecology, evolution and conservation - especially of plants. I am particularly interested in how plant individuals, populations, and communities respond to environmental changes of various kinds, including climate warming and human-mediated disturbance.  In addition to my empirical research program described below, I maintain strong interests in overarching theories in ecology and evolution (see my book) and in facilitating efforts to synthesize knowledge of ecological dynamics and biodiversity change across a variety of ecosystem types.

Primary empirical research in my lab focuses largely on forest plants in southern Québec, especially in Parc national du Mont Mégantic, where vegetation includes the two dominant forest types in eastern North America: temperate deciduous forest at low elevation, and boreal forest at high elevation.  The photo at the top of the page shows the red-orange autumn foliage of sugar maple, the dark green of spruce-fir forests, and the yellowing leaves of yellow birch at the ecotone.  Major research axes include the following:

(1) Non-climatic constraints on range shifts under climate change.
As temperatures increase, areas beyond the current northern and upper-elevational limits of a given species range should become climatically suitable, and thus we might expect geographic range shifts.  However, the importance of many non-climatic factors might vary along these climatic gradients, with the potential to either slow down or accelerate the predicted range shifts.  At Mont Mégantic, we have been conducting experiments to investigate the influence of different non-climatic factors on upper elevational range limits of sugar maple and selected understory plants (e.g., Trillium erectum), including seed predators, herbivores, soil conditions, pollination, and the light regime. 

(2) What are the consequences of climate warming for the timing of interactions between populations and species?
Over the past 50 years, average temperatures at Mont Mégantic have increased ~1.5C, with warming projected to continue in the coming decades.  It is well known that warmer spring temperatures and earlier snowmelt prompt earlier bud break, leaf emergence, and flowering, but much less is known about the relative sensitivities of different populations and species to warming.  We are especially interested in the potential consequences for gene flow among populations (and therefore adaptation to climate warming), and the duration of the spring period of high light in the understory (of critical importance for spring ephemeral plants).  We conduct long-term monitoring, including the use of automated cameras, for this research.

(3) Long-term plant community changes.
We make use of any and all sources of historical data, combined with contemporary surveys, to quantify and understand long-term changes in plant communities. Contemporary studies typically last just a few years, and paleoecological studies cover thousands of years, leaving a major knowledge gap at the scale of decades, which is often of greatest interest in conservation.  We have specifically been testing hypotheses concerning the consequences of climate warming, such as upslope distribution shifts, in regions with different degrees of warming.  This research connects to a network of researchers in temperate forests with similar interests (forestREplot), and collaborative projects testing for biodiversity changes in many different ecosystems.