Very high-resolution environmental predictors in species distribution models: moving beyond topography?

Recent advances in remote sensing technologies have facilitated the generation of very high resolution (VHR) environmental data. Exploratory studies suggested that, if used in species distribution models (SDMs), these data should enable modelling species' micro-habitats and allow improving predictions for fine-scale biodiversity management. In the present study, we tested the influence, in SDMs, of predictors derived from a VHR digital elevation model (DEM) by comparing the predictive power of models for 239 plant species and their assemblages fitted at six different resolutions in the Swiss Alps. We also tested whether changes of the model quality for a species is related to its functional and ecological characteristics. Refining the resolution only contributed to slight improvement of the models for more than half of the examined species, with the best results obtained at 5 m, but no significant improvement was observed, on average, across all species. Contrary to our expectations, we could not consistently correlate the changes in model performance with species characteristics such as vegetation height. Temperature, the most important variable in the SDMs across the different resolutions, did not contribute any substantial improvement. Our results suggest that improving resolution of topographic data only is not sufficient to improve SDM predictions - and therefore local management - compared to previously used resolutions (here 25 and 100 m). More effort should be dedicated now to conduct finer-scale in-situ environmental measurements (e.g. for temperature, moisture, snow) to obtain improved environmental measurements for fine-scale species mapping and management.

Una selección de ideas clave para una concepción sinóptico-evolutiva de la geografía física

En el presente trabajo se realiza, de un modo sucinto, un repaso selectivo de diferentes concepciones modernas de la Geografia Física. Se resaltan las principales ideas clave y aportaciones seminales, lo que permite, finalmente, trazar una concepción sinóptico-evolutiva de la materia. Se trata, pues, como punto de partida, de responder qué ha de entenderse por Geografia Física, sin pretender abarcar la totalidad de la evolución histórica de la disciplina, ni desarrollar de una forma exhaustiva sus diferentes concepciones. Si ése fuera el propósito, difícilmente escaparíamos a una postura petulante, presumiblemente condenada al fracaso, cuando la laboriosa y meritoria obra de GREGORY (1985) -practicarnente sin precedentes- presenta unas ciertas limitaciones al respecto (Cox, 1986). Se va, por el contrario, a definir lo que -en el lenguaje de la propia Geografia Física- con sus "coordenadas" epistemológicas; es decir, los ejes directrices modernos que han guiado su desarrollo.

Las Revistas internacionales de geografía física: análisis de las publicaciones reflejadas en el Science Citation Index del Journal of Citation Reports durante el período 1989-2004

El manejo de los índices de impacto de las revistas internacionales es capital para investigadores, profesores y estudiantes de tercer ciclo ya que permite seleccionar la publicación más adecuada para dirigir las investigaciones. Al margen, en la actualidad, las trayectorias curriculares se están midiendo a través de las publicaciones en revistas indexadas, por lo que el conocimiento de estos índices es fundamental. En el presente trabajo se reflejan las revistas de geografía física que han aparecido en las categorías de Geografía del Science Citation Index del Journal Citation Reports desde 1989 hasta 2004. Se realiza una visión global de cada revista con los valores de factor de impacto y la editorial que las publica, así como una revisión de la temática de cada una de ellas y el perfil de su audiencia potencial

The link between land-use management and fluvial flood risk : a chaotic conception?

There is much policy interest in the possible linkages that might exist between land use and downstream fluvial flood risk. On the one hand, this position is sustained by observations from plot- and field-scale studies that suggest land management does affect runoff. On the other, upscaling these effects to show that land-management activities impact upon flood risk at larger catchment scales has proved to be elusive. This review considers the reasons for why this upscaling is problematic. We argue that, rather than it reflecting methodological challenges associated with the difficulties of modelling hydrological processes over very large areas and during extreme runoff events, it reflects the fact that any linkage between land management and flood risk cannot be generalized and taken out of its specific spatial (catchment) and temporal (flood event) context. We use Sayer's (1992) notion of a `chaotic conception' to describe the belief that there is a simple and general association between land management and downstream flood risk rather than the impacts of land management being spatially and temporally contingent in relation to the particular geographical location, time period and scale being considered. Our argument has important practical consequences because it implies that land-management activities to reduce downstream flood risk will be different to traditional flood-reduction interventions such as levees. The purpose of demonstration projects then needs careful consideration such that conclusions made for one project are not transferred uncritically to other scales of analysis or geographical locations.

La Relevancia de las revistas de geografía física a partir de su repersentación en el Journal Citation Reports del ISI

Se han analizado las revistas internacionales de geografía física para el periodo 1989-2002, utilizando los datos publicados en el Journal Citation Reports (JCR) editado por Thomson Scientific (anteriormente ISI). El JCR clasifica las revistas en categorías, la disciplina de la geografía tiene una propia. Se ha realizado el estudio de la evolución de las revistas incluidas en esta categoría, la tipología de revistas que se reflejan en ella así como la evolución de las que disponen de un factor de impacto más elevado. Este análisis ha permitido ver cuales han sido las publicaciones más importantes durante el periodo estudiado así como realizar una prognosis de la evolución de las revistas contempladas en esta categoría. Los ámbitos temáticos que más revistas aportan son los sistemas de información geográfica y las regiones polares. Las publicaciones sobre biogeografía ocupan un lugar destacado en buena parte de los años estudiados. El valor del factor de impacto de la revista más importante para cada año ha mostrado un incremento significativo, pasando de valores inferiores a uno a finales de los años ochenta, a casi tres en 2002. Esto de debe en parte a las revistas del ámbito del Cuaternario, de incorporación reciente en la categoría de la geografía, las cuales tienen un índice elevado que ha hecho aumentar el factor de impacto de las revistas de cabecera de la categoría

Structure et dynamique des communautés multi-espèces : le rôle de l’espace

Cette thèse porte sur le rôle de l’espace dans l’organisation et dans la dynamique des communautés écologiques multi-espèces. Deux carences peuvent être identifiées dans les études théoriques actuelles portant sur la dimension spatiale des communautés écologiques : l’insuffisance de modèles multi-espèces représentant la dimension spatiale explicitement, et le manque d’attention portée aux interactions positives, tel le mutualisme, en dépit de la reconnaissance de leur ubiquité dans les systèmes écologiques. Cette thèse explore cette problématique propre à l’écologie des communautés, en utilisant une approche théorique s’inspirant de la théorie des systèmes complexes et de la mécanique statistique. Selon cette approche, les communautés d’espèces sont considérées comme des systèmes complexes dont les propriétés globales émergent des interactions locales entre les organismes qui les composent, et des interactions locales entre ces organismes et leur environnement. Le premier objectif de cette thèse est de développer un modèle de métacommunauté multi-espèces, explicitement spatial, orienté à l’échelle des individus et basé sur un réseau d’interactions interspécifiques générales comprenant à la fois des interactions d’exploitation, de compétition et de mutualisme. Dans ce modèle, les communautés locales sont formées par un processus d’assemblage des espèces à partir d’un réservoir régional. La croissance des populations est restreinte par une capacité limite et leur dynamique évolue suivant des mécanismes simples de reproduction et de dispersion des individus. Ces mécanismes sont dépendants des conditions biotiques et abiotiques des communautés locales et leur effet varie en fonction des espèces, du temps et de l’espace. Dans un deuxième temps, cette thèse a pour objectif de déterminer l’impact d’une connectivité spatiale croissante sur la dynamique spatiotemporelle et sur les propriétés structurelles et fonctionnelles de cette métacommunauté. Plus précisément, nous évaluons différentes propriétés des communautés en fonction du niveau de dispersion des espèces : i) la similarité dans la composition des communautés locales et ses patrons de corrélations spatiales; ii) la biodiversité locale et régionale, et la distribution locale de l’abondance des espèces; iii) la biomasse, la productivité et la stabilité dynamique aux échelles locale et régionale; et iv) la structure locale des interactions entre les espèces. Ces propriétés sont examinées selon deux schémas spatiaux. D’abord nous employons un environnement homogène et ensuite nous employons un environnement hétérogène où la capacité limite des communautés locales évoluent suivant un gradient. De façon générale, nos résultats révèlent que les communautés écologiques spatialement distribuées sont extrêmement sensibles aux modes et aux niveaux de dispersion des organismes. Leur dynamique spatiotemporelle et leurs propriétés structurelles et fonctionnelles peuvent subir des changements profonds sous forme de transitions significatives suivant une faible variation du niveau de dispersion. Ces changements apparaissent aussi par l’émergence de patrons spatiotemporels dans la distribution spatiale des populations qui sont typiques des transitions de phases observées généralement dans les systèmes physiques. La dynamique de la métacommunauté présente deux régimes. Dans le premier régime, correspondant aux niveaux faibles de dispersion des espèces, la dynamique d’assemblage favorise l’émergence de communautés stables, peu diverses et formées d’espèces abondantes et fortement mutualistes. La métacommunauté possède une forte diversité régionale puisque les communautés locales sont faiblement connectées et que leur composition demeure ainsi distincte. Par ailleurs dans le second régime, correspondant aux niveaux élevés de dispersion, la diversité régionale diminue au profit d’une augmentation de la diversité locale. Les communautés locales sont plus productives mais leur stabilité dynamique est réduite suite à la migration importante d’individus. Ce régime est aussi caractérisé par des assemblages incluant une plus grande diversité d’interactions interspécifiques. Ces résultats suggèrent qu’une augmentation du niveau de dispersion des organismes permet de coupler les communautés locales entre elles ce qui accroît la coexistence locale et favorise la formation de communautés écologiques plus riches et plus complexes. Finalement, notre étude suggère que le mutualisme est fondamentale à l’organisation et au maintient des communautés écologiques. Les espèces mutualistes dominent dans les habitats caractérisés par une capacité limite restreinte et servent d’ingénieurs écologiques en facilitant l’établissement de compétiteurs, prédateurs et opportunistes qui bénéficient de leur présence.

Numerical modelling of the impact of climate change on the morphology of Saint-Lawrence tributaries

Cette thèse examine les impacts sur la morphologie des tributaires du fleuve Saint-Laurent des changements dans leur débit et leur niveau de base engendrés par les changements climatiques prévus pour la période 2010–2099. Les tributaires sélectionnés (rivières Batiscan, Richelieu, Saint-Maurice, Saint-François et Yamachiche) ont été choisis en raison de leurs différences de taille, de débit et de contexte morphologique. Non seulement ces tributaires subissent-ils un régime hydrologique modifié en raison des changements climatiques, mais leur niveau de base (niveau d’eau du fleuve Saint-Laurent) sera aussi affecté. Le modèle morphodynamique en une dimension (1D) SEDROUT, à l’origine développé pour des rivières graveleuses en mode d’aggradation, a été adapté pour le contexte spécifique des tributaires des basses-terres du Saint-Laurent afin de simuler des rivières sablonneuses avec un débit quotidien variable et des fluctuations du niveau d’eau à l’aval. Un module pour simuler le partage des sédiments autour d’îles a aussi été ajouté au modèle. Le modèle ainsi amélioré (SEDROUT4-M), qui a été testé à l’aide de simulations à petite échelle et avec les conditions actuelles d’écoulement et de transport de sédiments dans quatre tributaires du fleuve Saint-Laurent, peut maintenant simuler une gamme de problèmes morphodynamiques de rivières. Les changements d’élévation du lit et d’apport en sédiments au fleuve Saint-Laurent pour la période 2010–2099 ont été simulés avec SEDROUT4-M pour les rivières Batiscan, Richelieu et Saint-François pour toutes les combinaisons de sept régimes hydrologiques (conditions actuelles et celles prédites par trois modèles de climat globaux (MCG) et deux scénarios de gaz à effet de serre) et de trois scénarios de changements du niveau de base du fleuve Saint-Laurent (aucun changement, baisse graduelle, baisse abrupte). Les impacts sur l’apport de sédiments et l’élévation du lit diffèrent entre les MCG et semblent reliés au statut des cours d’eau (selon qu’ils soient en état d’aggradation, de dégradation ou d’équilibre), ce qui illustre l’importance d’examiner plusieurs rivières avec différents modèles climatiques afin d’établir des tendances dans les effets des changements climatiques. Malgré le fait que le débit journalier moyen et le débit annuel moyen demeurent près de leur valeur actuelle dans les trois scénarios de MCG, des changements importants dans les taux de transport de sédiments simulés pour chaque tributaire sont observés. Ceci est dû à l’impact important de fortes crues plus fréquentes dans un climat futur de même qu’à l’arrivée plus hâtive de la crue printanière, ce qui résulte en une variabilité accrue dans les taux de transport en charge de fond. Certaines complications avec l’approche de modélisation en 1D pour représenter la géométrie complexe des rivières Saint-Maurice et Saint-François suggèrent qu’une approche bi-dimensionnelle (2D) devrait être sérieusement considérée afin de simuler de façon plus exacte la répartition des débits aux bifurcations autour des îles. La rivière Saint-François est utilisée comme étude de cas pour le modèle 2D H2D2, qui performe bien d’un point de vue hydraulique, mais qui requiert des ajustements pour être en mesure de pleinement simuler les ajustements morphologiques des cours d’eau.

Impacts potentiels d’un changement climatique sur le pergélisol dans le nord canadien

Les fichiers video (d'animation) sont dans un format Windows Media (.wmv)

Contenu total en éléments traces de sols forestiers du Québec méridional

Les sols forestiers constituent un réservoir considérable d’éléments nutritifs disponibles pour soutenir la productivité forestière. Ces sols contiennent aussi une quantité, encore inconnue à ce jour, d’éléments traces biodisponibles provenant de sources anthropiques ou naturelles. Or, plusieurs de ces éléments recèlent un potentiel toxique pour les organismes vivants. Ainsi, la quantification de la concentration et du contenu total en éléments traces des sols forestiers s’avère nécessaire afin d’évaluer les impacts des perturbations sur la qualité des sols. Les objectifs de ce projet de recherche sont: 1) de mesurer le contenu total en éléments traces en phase solide (Ag, As, Ba, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Rb, Se, Sr, Tl, V, Y, Zn) des divers horizons de sols d’écosystèmes forestiers du Québec méridional; 2) d’établir des liens significatifs entre la fraction soluble dans l’eau des éléments traces et les propriétés des horizons de sols et; 3) d’évaluer le rôle de la proximité d’un centre urbain sur les contenus en éléments traces. Pour répondre à ces objectifs, quatre profils de sols situés dans la région de St-Hippolyte et deux situés dans la région de Montréal furent échantillonnés jusqu'à l'atteinte du matériel parental. Les résultats de ce projet de recherche ont révélé que le contenu total en éléments traces présents dans les profils de sols se retrouve en grande partie dans les fragments grossiers du sol. Il a été démontré que la teneur en carbone organique, les complexes organométalliques et les oxydes de fer et d’aluminium dictent la distribution en profil de la majorité des éléments traces étudiés. Finalement, il fut prouvé que la région de Montréal présente des niveaux de contamination en éléments traces (Ag, As, Ba, Cu, Mn, Pb, Rb, Se, Sr, Tl et Zn) supérieurs à ceux rencontrés dans les Laurentides.

Connectivité hydrologique et signature géochimique à l'échelle événementielle dans un bassin versant forestier

Dans un bassin versant, la connectivité hydrologique constitue un état hydrologique qui lie le versant à la zone riveraine. Ses impacts sur la production du débit et le transfert des éléments dissous vers le cours d’eau sont présumés substantiels. L’étude vise à 1) détecter les hydrotopes et les connexions hydrologiques à l’aide d’un réseau de puits qui permet la mesure des fluctuations de la nappe phréatique (NP); 2) identifier la variabilité spatio-temporelle et la signature géochimique des sources potentielles en eau à l’aide des éléments majeurs et traces et 3) examiner la contribution spatio-temporelle respective des sources en eau du bassin lors d’un événement de précipitation. L’étude s’effectue dans un bassin versant forestier du Bouclier canadien (l’Hermine). Nous démontrons l’existence de quatre hydrotopes représentant un gradient de convergence de l’eau, soulignant la diversité de comportement de NP. Les connexions hydrologiques se caractérisent par des coefficients de Spearman élevés des relations entre la profondeur de la NP et le débit, dans leur partie en aval, et s’enclenchent par le fill and spill. Le comportement de NP est influencé par la distance aux limites du bassin, l’horizonation du sol et la topographie souterraine. En somme, trois sources en eau se connectent à partir du versant vers la zone riveraine durant l’événement pluvial de manière chronologique: 1) les horizons B et la NP de l’ensemble du bassin (Sr); 2) les horizons LFH des zones de convergence (Ba et Zn) et 3) une dépression de sol humide sur le versant nord (Co et Mn).