Onze projets de recherche ont été financés dans le cadre de la première année de
l’Observatoire régional de recherche sur la forêt boréale.
Le kalmia à feuilles étroites (Kalmia angustifolia) est une plante qui prolifère dans la forêt boréale. Elle contient une molécule qui peut être utilisée pour produire la balsacone A, un composé aux propriétés antibactériennes. Nous avons mis au point une méthode de production de la balsacone A qui concurrence avantageusement les approches actuellement utilisées. Ce « procédé vert » emploie des matières premières renouvelables et évite certains réactifs nocifs. À partir de 100 g de kalmia séché, on peut obtenir la balsacone A à l’échelle de la centaine de milligrammes. Cette quantité appréciable nous permettra d’approfondir l’étude des propriétés antibactériennes de cette molécule à haute valeur ajoutée produite à partir de la biomasse forestière.
Les incendies de forêt s’intensifient dans de nombreuses régions du monde, faisant de la coupe de récupération après feu, c’est-à-dire la récolte des arbres brûlés, une solution de gestion forestière de plus en plus utilisée. Cette méthode peut avoir de forts impacts écologiques, notamment sur la régénération forestière et la biodiversité.
L’équipe de chercheurs impliquée dans ce projet a développé un outil cartographique permettant de prédire, à partir de la télédétection, la sévérité des feux de la forêt boréale du Québec méridional. Cet outil représente une méthode simple, rapide et robuste pour cartographier l’ampleur des brûlis, à partir d’images satellites gratuites. Cette approche représente une option peu dispendieuse et utile aux opérations de récupération, qui doivent être planifiées le plus rapidement possible après un feu pour éviter la détérioration du bois par les insectes.
Le pic à dos noir (Picoides arcticus) et le pic à dos rayé (Picoides dorsalis) peuplent les vieilles forêts et se nourrissent d’insectes colonisant le bois mort. Ces deux espèces tirent parfois avantage de la régénération rapide des ressources après une perturbation naturelle à grande échelle (ex. : feux et épidémies de tordeuse des bourgeons de l’épinette). Elles sont considérées comme des espèces sensibles aux perturbations environnementales de la forêt boréale.
À l’aide de données sur la dispersion des juvéniles récoltées sur une longue série temporelle (1998 à 2019) à l’Observatoire d’oiseaux de Tadoussac, nous souhaitons expliquer la dynamique de population de ces deux espèces de pics en lien avec l’étendue et la sévérité des perturbations naturelles (feux, épidémies) et anthropiques (récolte forestière). Cette étude nous aidera à prédire l’impact sur la biodiversité des perturbations naturelles à grande échelle projetées par les scénarios de changements climatiques.
L’usine de pâtes et papiers de Produits forestiers Résolu (PFR) installée à Saint-Félicien rejette ses effluents (eau de procédé et eau de refroidissement) dans le lac Saint Saint-Jean, à l’embouchure la rivière Mistassini et par un émissaire secondaire dans la rivière Ashuapmushuan. La conduite principale ayant dépassé sa durée de vie utile, on envisage sa réfection et l’installation du site de rejet principal de l’usine dans la rivière Ashuapmushuan ou dans la Mistassini.
La position de l’effluent de la papetière peut-il avoir un impact sur la qualité des eaux et l’habitat des communautés biologiques dans ces secteurs ? Après analyse, les chercheurs de la Chaire de recherche sur les espèces aquatiques exploitées (CREAE) ont conclu que la hausse de température au site de l’effluent pourrait constituer une entrave à la migration de reproduction des poissons, notamment la ouananiche du lac Saint-Jean et avoir des effets sur l’incubation des œufs. L’augmentation de la sédimentation pourrait également colmater les habitats de qualité des jeunes ouananiches aux sites de fraye. Les chercheurs recommandent l’installation de l’effluent de la papetière dans le lac Saint-Jean et exposent les détails de leurs analyses.
Chaque année, plusieurs millions d’hectares de forêt boréale au Québec et au Saguenay-Lac-Saint-Jean sont défoliés par la tordeuse des bourgerons de l’épinette (TBE). Les insecticides biologiques utilisés, comme le BT, ne sont efficaces que sur les larves de l’insecte. Nous proposons de développer de nouveaux insecticides écologiques contre la TBE en combinant un ovicide et un larvicide à partir d’extraits et de composés issus de la banque du laboratoire LASEVE, notamment les dihydrochalcones et les balsacones.
Nos analyses de modélisation moléculaire in silico ont permis d’identifier plusieurs composés et de démontrer leur activité contre la chitine, l’un des principaux constituants de l’exosquelette des insectes. Nos travaux sont également en cours pour la mise en culture et la croissance de modèles de cellules de la TBE, ce qui facilitera le développement d’insecticides plus sélectifs pour la gestion des insectes ravageurs et permettra de mieux caractériser leur mode d’action.
L’industrie des pâtes et papiers génère ce qu’on appelle des biosolides de papetières (BP). Ce sont des sous-produits provenant du processus d’épuration des effluents. Actuellement au Québec, 14% de ces résidus sont enfouis. Nos travaux indiquent qu’une gestion des BP par épandage pourrait générer des réductions de gaz à effet de serre (GES) et un potentiel de délivrance de crédits compensatoires pour les années à venir. Or, pour qu’un protocole de crédits compensatoires pour cette pratique soit valide, il faut quantifier les émissions de GES à partir de mesures sur les sites d’enfouissement industriels.
Ce projet de recherche vise à développer des outils et des modèles de mesures de flux de GES (CO2, CH4 et N2O) sur des sites d’enfouissement de BP dans le but de mieux gérer les émissions de GES en industrie et de recycler les sous-produits par l’économie circulaire. Ce sont des retombées économiques et environnementales prometteuses pour les quatre usines de pâtes et papier de la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean.
Les produits naturels de santé sont utilisés dans de nombreux pays comme première option de médication et représentent une part importante du commerce des produits de santé. De nombreuses plantes de la forêt boréale sont profondément enracinées dans les connaissances ancestrales de la médecine traditionnelle des Premières Nations du Québec. L’équipe de recherche du laboratoire LASEVE désire valoriser ce savoir ethnobotanique et ethnopharmacologique du Saguenay-Lac-Saint-Jean.
Nous avons réalisé une revue bibliographique des plantes de la forêt boréale communément utilisées pour le traitement médicinal par les populations du Nitassinan. En parallèle, nous avons étudié les données phytochimiques, biologiques et toxicologiques actuelles de ces espèces végétales et animales (les genres Abies, Alnus, Aralia, Betula, Cornus, Picea, Populus, Rhododendron, Thuja et un produit de nature animale, Castoreum). Des corrélations entre l’usage thérapeutique moderne et l’usage ethnopharmacologique ont été déterminées. Le potentiel pharmaceutique et cosméceutique de ces plantes médicinales a été proposé.
L’érablière Au Sucre d’or à Laterrière s’est transformée en érablière intelligente et connectée. Les chercheurs du laboratoire de Sergio Rossi y ont installé un système de capteurs automatiques afin de suivre l’écophysiologie de l’érable et la dynamique de la coulée au cours de la saison des sucres. Ces dispositifs permettent de mesurer quotidiennement (et même à chaque heure) les variations en quantité et en qualité de la sève au fil de la saison des sucres et d’identifier le rôle des facteurs météorologiques sur la production acéricole.
En comparant ces données avec celles de quatre autres érablières du Québec, l’équipe de chercheurs veut également évaluer l’adaptation des érables au réchauffement climatique et les conséquences sur la production de sève.
Le scarifiage est un traitement sylvicole manuel ou mécanisé qui consiste à perturber la couche d’humus et la basse végétation concurrente afin d’ameublir le sol minéral et de le mélanger à la matière organique. Cette technique prépare le sol forestier, en particulier dans les dénudés secs de la zone boréale, afin d’assurer la régénération naturelle et un bon taux de survie et de croissance des plants. L’afforestation de ces régions, c’est-à-dire le boisement de zones n’ayant jamais contenu d’arbres, représente un puits supplémentaire de carbone. Cependant, le scarifiage entraînerait une perte de carbone dans le sol, qui prendrait environ 20 ans à être compensée par la plantation.
Cette étude vise à quantifier les pertes de carbone dans le sol, 2 ans et 10 ans après le scarifiage, afin d’évaluer le potentiel de séquestration de carbone de l’afforestation des dénudés secs.
L’industrie forestière, à l’instar de nombreux secteurs industriels, se soucie de l’impact environnemental de ses activités et met en priorité la valorisation des matières premières utilisées. Les composés phénoliques, présents dans les sous-produits du bois (écorces et aiguilles de conifères), suscitent un intérêt croissant en raison de leurs activités biologiques. Il est cependant nécessaire de développer des méthodes analytiques pour dépister les substances bioactives et les molécules d’intérêt issues de ces résidus organiques.
Nous avons développé une méthode analytique par HPLC-UV pour identifier et quantifier, à partir de résidus de conifères, une gamme de composés phénoliques sélectionnés pour leur potentiel d’applications pharmacologiques élevé. L’objectif du projet consistait à sélectionner la méthode qui démontrait la meilleure performance de séparation en un temps minimal. Des analyses supplémentaires sont en cours afin de valider la méthode analytique (limite de détection et de quantification, reproductibilité, etc.) conformément aux standards internationaux.
L’éclosion des conifères boréaux pourrait être devancée considérablement à travers le Canada, sous l’effet des changements climatiques. Notre équipe de recherche s’intéresse à la phénologie, c’est-à-dire à l’étude des phases de développement récurrentes au fil des saisons, essentielles à la compréhension de la croissance des arbres dans un contexte de changements climatiques.
L’une de nos récentes études suggère que la température moyenne minimum du mois de mai serait le principal facteur environnemental déterminant le moment d’éclosion des bourgeons de trois espèces de conifères : le sapin baumier, l’épinette noire et l’épinette blanche. Nous avons également démontré que le modèle PhenoCaB, basé sur physiologie de la croissance des arbres et l’allocation du carbone, procure des prédictions précises de la phénologie des bourgeons des principaux conifères boréaux à l’échelle du Québec et du Canada.
Ces données ont été utilisées afin d’implanter le modèle PhenoCaB sous la forme d’une application web pour les responsables de la protection des forêts de la SOPFIM*. Prédire la phénologie par le web représenterait un avantage, afin de réduire les ressources matérielles et financières importantes des activités sur le terrain et aider aux relevés phénologiques. Nos travaux pourront servir à élaborer des stratégies pour le contrôle des épidémies dans un contexte de changements climatiques.
*Société de protection des forêts contre les insectes et maladies
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