CARACTERISATION DES RAVAGES DE CERFS DE VIRGINIE
DE L'EST DU QUÉBEC
par
Gaston Germain Louis Bélanger François Potvin
Juin 1990
Québec
BUpar
Gaston Germain, Louis Bélanger et François Potvin
Direction de la gestion des espèces et des habitats Direction générale de la ressource faunique Ministère du Loisir, de la Chasse et de la Pêche
Québec
Dépôt légal
Bibliothèque Nationale du Québec 2e trimestre 1990
ISBN: 2-550-20865-x
AVANT-PROPOS
Cette étude, qui s'inscrit dans une démarche globale visant l'aménagement des ravages du cerf de Virginie, est une première étape qui a comme objec- tif d'asseoir une méthodologie qui permettra, dans une deuxième étape, de caractériser les ravages de l'ensemble du Québec. Cette caractérisation globale se transposera, par la suite, dans des méthodes d'aménagement qui répondront mieux aux besoins d'habitat du cerf.
Cette étude a, de plus, servi de mémoire de maîtrise à Gaston Germain qui l'a réalisée avec l'aide soutenue et judicieuse de Louis Bélanger et François Potvin.
Le problème de la caractérisation des ravages de cerfs de Virginie de l'Est du Québec est abordé sous deux angles principaux: la capacité des zonations écoclimatique et climatique de bien représenter les conditions hivernales des ravages et l'identification de facteurs distinguant le plus possible les ravages d'autres zones forestières témoins.
Une analyse discriminante à partir de donnée météorologiques a montré que la zonation écoclimatique de Thibault (1985) reflète mal les conditions hivernales. Une zonation climatique hivernale reflétant mieux ces conditions a été constituée sur la base des données météorologiques de 1963-85.
Pour caractériser les ravages, 300 échantillons tirés aléatoirement à l'intérieur des ravages ont été comparés à un échantillon comparable sélectionné à l'extérieur de ceux-ci. 129 variables ont été utilisées au départ. La faible fréquence d'apparition de certaines variables ainsi que certains problèmes de colinéarité ont réduit à 32 ces variables. Elles étaient de nature physiographique, forestière, reliées au dynamisme végétal ou aux activités humaines.
Une analyse discriminante ayant une portée exploratoire a permis de confirmer l'importance de certaines variables déjà connues pour distinguer les ravages tels les peuplements d'abri et la proximité des rivières principales. Certaines autres variables moins connues ont églament été identifiées tels la recherche de forêts où l'activité humaine est peu présente, les terrains assez accidentés, les bas et les moyens versants et une altitude inférieure à 350 m dans les Chic-Chocs et à 400 m ailleurs.
TABLE DES MATIÈRES
Page Avant-propos iii Résumé v Table des matières vii Liste des tableaux ix Liste des figures xi Liste des annexes xiii Introduction générale 1 1. Le cadre de l'étude 6 1.1 Le territoire étudié 6 1.2 L'écologie du cerf 8 1.2.1 Les domaines vitaux . 8 1.2.2 L'abri et la nourriture 10 1.2.3 Le climat et le couvert végétal 11 1.3 Les objectifs 14 2. Les régions climatiques hivernales 17
2.1 La valeur des régions écologiques pour représenter
les conditions climatiques hivernales 18 2.1.1 La méthodologie 18 2.1.1.1 Les données 18 2.1.2.2 Le traitement 21 2.1.2 Les résultats 22 2.2 La définition de régions climatiques hivernales 24 2.2.1 La méthodologie 24 2.2.2 Les régions climatiques 27 2.2.3 Les caractéristiques climatiques des régions . . . . 34 2.2.4 La distribution des ravages selon les
régions climatiques 36 2.3 La conclusion 40
vin
TABLE DES MATIÈRES (suite)
Page 3. Les facteurs caractérisant les ravages 42
3.1 La méthodologie 42 3.1.1 L'échantillon 42 3.1.2 Les variables étudiées 44 3.1.2.1 Les facteurs physiographiques 45 3.1.2.2 Les facteurs végétaux 45 3.1.2.3 Les facteurs reliés au dynamisme végétal. . 53 3.1.2.4 Les facteurs reliés à l'activité humaine. . 55 3.1.3 L'analyse des données 56 3.1.3.1 Les prérequis 58 3.1.3.2 Les regroupements . 59 3.1.3.3 Les problèmes de colinéarité 61 3.1.3.4 Les variables analysées 61 3.2 Résultats et discussion 63 3.2.1 Le respect des prérequis 63 3.2.2 Les résultats 67 3.2.3 Discussions 72 3.3 Conclusion 79 Conclusion générale 81 Bibliographie 83
Page 1. Distribution du nombre de ravages et de leur superficie, par
région écologique, dans l'est du Québec 9 2. Distribution des statistiques météorologiques 20 3. Proportion des stations identifiées à leur région écologique
selon le nombre d'années et la période 23 4. Appartenance des stations 33 5. Superficie par région climatique 34 6. Distribution du nombre de feuillets de carte par densité
de ravages, par région climatique et par domaine écologique . . 39 7. Répartition des unités échantillonnais selon la région
écologique 44 8. Nombre de variables étudiées 45 9. Variables physiographiques étudiées 46 10. Potentiel d'utilisation des peuplements forestiers par
le cerf 51 11. Liste des sous-classes d'utilisation potentielle, par
le cerf 52 12. Variables du dynamisme végétal 57 13. Regroupement des variables 60 14. Variables analysées 62
X
LISTE DES TABLEAUX (suite)
Page 15. Résultats de l'analyse discriminante 65
Résultats de l'analyse discriminante (suite) 66 16. Nombre d'échantillons par régions et domaines 68 17. Fréquence d'apparition des variables dans les analyses 69
LISTE DES FIGURES
Page 1. Domaines écologiques (Thibault, 1985) 7 2. Effets de la température et de l'épaisseur de la neige au sol
sur la dépense d'énergie du cerf, exprimés en biomasse de nourriture. Recalculé d'après Mattfeld, 1974 et
Silver et aj_, 1971 ;sur la base de 2.5 kcal/g 12 3. Effet du couvert forestier sur le vent. Tiré de Vernie, 1965. . 13 4. Appartenance des stations selon les niveaux de
regroupement de 5 à 15 29 5. Dendrogramme de l'analyse de regroupement 30 6. Régions climatiques hivernales de l'Est du Québec 32 7. Chute de neige selon la région climatique, pour la période
de décembre à mars 35 8. Température minimale moyenne selon la région climatique,
pour la période de décembre à mars 35 9. Distribution des ravages selon les régions climatiques 37
LISTE DES ANNEXES
Page Annexe A Liste des classes de dépôt-drainage 87 Annexe B Liste des classes d'accessibilité et d'affectation
de la cellule et du ravage 88
Au cours de l'été, le cerf de Virginie rencontre peu de problèmes en ternie d'habitat. Il trouve nourriture en abondance et il peut se déplacer rapidement et facilement. Durant la saison hivernale, ses déplacements sont rendus difficiles par la neige épaisse et il ne peut ainsi accéder qu'à la nourriture adjacente à son abri. C'est pourquoi son bilan énergétique est négatif durant une grande partie de l'hiver, c'est-à-dire qu'il ne peut se nourrir suffisamment pour compenser l'énergie dont il a besoin pour lutter contre le froid et pour se déplacer. Il vit alors de ses réserves corporelles. Le cerf retourne année après année dans les mêmes sites pour passer la mauvaise saison. Il y retrouve un microclimat plus clément ainsi que diverses caractéristiques augmentant ses chances de survie. Ce lieu de confinement hivernal porte le nom de ravage. Le maintien de ses composantes caractéristiques est de première importance pour la survie du cerf, car en l'absence de celles-ci, il risque de gaspiller son énergie inutilement et de mourir d'inanition.
Au Québec, les gestionnaires de la faune se sont préoccupés de l'aménage- ment des ravages de cerfs de Virginie depuis le début des années 1970.
Cette préoccupation s'est concrétisée dans une entente tacite entre les gestionnaires de la forêt et ceux de la faune, à l'effet qu'aucune coupe ne soit autorisée dans les ravages sans l'accord de ces derniers. Une telle procédure a eu comme conséquence, sur les terres publiques, une diminution des coupes, ce qui a contribué au vieillissement des forêts des ravages.
Depuis 1975, les gestionnaires de la faune ont systématisé de plus en plus les inventaires des ravages. Pour fin d'aménagement, un ravage de cerf de Virginie se définit (Anonyme, 1986) comme un "habitat d'au moins un kilomètre carré, où la présence du cerf de Virginie a été vérifiée par un inventaire aérien au cours d'un des cinq derniers hivers, au cours des périodes critiques pour cet ongulé. La période critique se présente lorsque l'épaisseur de la couche nivale dépasse 50 centimètres". Présentement, une couverture complète de l'aire de distribution du cerf, avec une localisation des ravages, est effectuée au moins à tous les cinq ans.
Potvin et Duchesneau (1987) résument ainsi la situation des ravages de cerfs au Québec:
- Pour l'ensemble du Québec (à l'exclusion d'Anticosti) un total de 834 ravages ont été localisés. La superficie globale occupée par les ravages atteint 4949 km2.
- Plus de 80% de ceux-ci sont inférieurs à 5 km2. On en retrouve 143 de 5 km2 et plus, dont 17 qui excèdent 50 km2.
- En fonction de la tenure, 43% de la superficie des ravages est sur forêt publique, 48% sur petite forêt privée et 8% sur grande forêt privée.
De plus, certaines recherches et expérimentations ont été réalisées sur les habitudes de déplacement du cerf, sur les conditions climatiques d'hiver et sur l'utilisation de son habitat.
Ces quelques connaissances sont apparues suffisantes pour passer de la protection des ravages à leur aménagement. C'est ainsi qu'en 1986, un
"Guide des modalités d'intervention en milieu forestier" (Anonyme, 1986) était convenu entre le ministère de l'Énergie et des Ressources (MER), le ministère de l'Environnement (MENVIQ) et le ministère du Loisir, de la Chasse et de la Pêche (MLCP). Ce document prévoyait des interventions dans les ravages selon les prescriptions du MLCP; ces dernières suivirent en décembre, 1986 sous le vocable de "Guide d'aménagement des ravages de cerf de Virginie" (Germain et al., 1986).
La confection de ce guide avait montré de nombreuses lacunes dans la connaissance de l'habitat du cerf. Pour mieux aménager, il devenait nécessaire de caractériser davantage les ravages de cerfs. L'homme ne peut pas changer le climat à son gré, mais il peut sélectionner des sites rencontrant les conditions physiographiques, topographiques, écologiques ou forestières répondant mieux aux besoins du cerf de même qu'il peut
présente étude.
La caractérisation des ravages risque fort de varier d'une région à l'autre du Québec. La règle générale, qui veut que 66% de la superficie actuelle des peuplements résineux et mélangés soit maintenue en peuplement d'abri dans tous les ravages, peut s'avérer exacte à Gaspé et trop exigeante à Bromont. Une revue rapide des ravages du Québec à petite échelle et d'une carte montrant le nombre de jours avec plus de 50 cm de neige (Potvin et Breton, 1986) nous ont vite convaincus qu'il existe au moins trois grandes zones dans l'aire de distribution du cerf: l'Outaouais, le Sud du Québec et l'Est du Québec. Étant donnée que nous nous attendons à ce que les caractéristiques essentielles ressortent davantage dans des conditions climatiques plus difficiles pour le cerf, nous avons choisi d'étudier ceux situés dans l'Est du Québec.
L'identification des caractéristiques essentielles sera d'autant plus pré- cise que les régions qui les sous-tendent seront homogènes quant aux conditions climatiques hivernales qui influencent le comportement du cerf.
Nous avons donc abordé l'étude en deux étapes. La première consiste à vérifier la valeur des régions écologiques telles que définies par Thibault (1985) pour expliquer les conditions climatiques d'hiver et à définir de nouvelles régions climatiques, au besoin. Dans la seconde étape, il s'agit d'identifier les facteurs qui caractérisent le mieux les ravages pour l'ensemble de l'Est du Québec ainsi que pour les régions climatiques retenues dans la première partie.
La définition de nouvelles régions climatiques, le cas échéant, pourra utiliser plusieurs méthodes multivariées comme l'a fait Van Groenewoud, (1984), au Nouveau Brunswick, et particulièrement l'analyse de regroupement et l'analyse discriminante. L'étude de caractérisation sera effectuée à partir d'information cartographique et en utilisant l'analyse discriminante selon une technique ayant beaucoup de ressemblance avec l'étude de
caractérisation de l'habitat du cerf de Virginie en Illinois (Nixon, 1988) et l'étude descriptive de l'habitat d'hiver de l'orignal (Proulx et al, 1981).
L'utilisation de données déjà existantes au lieu de la cueillette d'information totalement nouvelle est assez commune dans les études de caractérisation d'habitat. Celles-ci sont, par nature, des travaux qui visent à considérer le plus grand nombre de variables possibles et à identifier les facteurs qui caractérisent le mieux l'habitat concerné. Ce type d'étude a tendance à être plutôt globale dans son approche, à ne pas approfondir chacune des variables et à ne pas apporter une connaissance plus spécialisée à certaines d'entre elles. L'étude de caractérisation permet, par contre, de relativer l'importance des facteurs caractérisant un habitat et, en ce sens, elle peut orienter les recherches spécialisées qui approfondissent un ou quelques facteurs seulement, ou encore, orienter les interventions d'aménagement en identifiant mieux les facteurs plus caracté- ristiques et sur lesquels les efforts peuvent être accrus. Les deux types d'étude, synthèse et spécialisée, sont nécessaires et s'influencent l'une 1'autre.
La totalité des données considérées provient de cartes forestières, topo- graphiques, écologiques ou de données météorologiques. Certains pourraient penser qu'il s'agit de données peu spécialisées et qui risquent de ne pas apporter beaucoup à la connaissance sur les ravages de cerfs de Virginie.
Il convient alors de rappeler deux considérations à cet effet. D'abord, il ne faut pas oublier que la carte n'est qu'un support d'information au même titre qu'un fichier informatisé ou un formulaire de cueillette de données sur le terrain. Elle représente et décrit une situation réelle de terrain avec les limites de son échelle et de sa précision, au même titre que les autres supports. De même, mentionnons que pour orienter l'aménagement des ravages, il est très souhaitable que l'information requise soit existante partout et d'usage courant. La définition de variables très spécialisées, observables par quelques spécialistes seulement et présentement non disponibles et non colligées risquerait d'avoir un impact très dilué sur
l'étape terrain est essentielle pour recueillir des données locales débouchant sur des prescriptions d'intervention précises. Encore ici, les deux types d'information, générales et locales, sont nécessaires et complémentaires.
CHAPITRE I
LE CADRE DE L'ÉTUDE
Ce chapitre définit le territoire étudié et il présente l'écologie du cerf de Virginie ainsi que les objectifs visés par l'étude.
1.1 Le territoire étudié
La zone de la présente étude inclut l'ensemble du territoire de la Gaspésie et du Bas-St-Laurent pour se limiter à une ligne coïncidant avec la limite ouest de la région écologique 4A (Thibault, 1985) soit celle des collines de Mégantic, Lac Etchemin et Squatec. Cette limite se situe à quelques dizaines de kilomètres au nord-est de la rivière Chaudière et est parallèle à celle-ci sur une majorité de sa longueur (figure 1 ) . Elle occupe une superficie de 54 000 km^.
Le choix de cette zone a été motivé principalement par le fait qu'on y retrouve les conditions climatiques les plus difficiles de l'ensemble de l'aire de distribution du cerf de Virginie au Québec. De cette façon, nous croyons que la caracterisation des différentes composantes d'un ravage sera d'autant plus significative, compte tenu de la difficulté de survie du cerf dans cette région et, conséquemment, de la nécessité pour lui de sélec- tionner un habitat d'hiver de la plus grande qualité possible. Sur la rive sud du St-Laurent, cette zone correspond approximativement au secteur où l'épaisseur de la neige dépasse 50 cm durant plus de 50 jours par an (Potvin et Breton, 1986).
DENSITY VISEE P t U P l E W H T D'ABRI
5. Sapinière a bouton laune.
6. Sapinière a bouleau Manc.
7. BèlulaEa |aune à sapin . . . 8. Sapinière à bouleau blanc
FOUET BESIKEUSE «£S?£SS*r^r<X"
9. Sapinière à eplnens noire 10. Possum blancluasioln >t
12. Pessiere ndro à moussas 13. Toundra
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74° 7 2 " 7 0 6 6 ° 62° 6 0 °
Figure 1. Les domaines écologiques
Dans l'ensemble, le territoire comprend en tout ou en partie 9 régions écologiques regroupées dans 4 domaines écologiques. Ce sont le domaine de l'érablière à bouleau jaune et de la sapinière à bouleau jaune, celui de la sapinière à bouleau jaune, celui de la sapinière à bouleau blanc et enfin, celui de la sapinière à épinette noire. La zone d'étude est surtout de composition mélangée à tendance résineuse. Les autres domaines écologiques du Québec où l'on retrouve le cerf sont plutôt de composition mélangée à tendance feuillue et de composition feuillue, l'érablière à bouleau jaune et l'érablière à tilleul en étant les composantes principales. Le tableau
1 montre la répartition des ravages par région écologique.
1.2 L'écologie du cerf
Afin de mieux comprendre l'influence des différents facteurs, il convient de rappeler divers éléments de l'écologie du cerf de Virginie. La présente section s'est inspiré de Courtois et Drolet (1986) ainsi que de Germain et al. (1986).
1.2.1 Les domaines vitaux
Le cerf est une espèce souple capable de s'adapter à des environnements très diversifiés. Son aire de distribution est d'ailleurs très vaste, allant du sud du Canada jusqu'en Amérique du Sud (Banfield, 1974), et ses moeurs varient considérablement selon sa situation géographique
(Harmoning, 1976; Tierson et al., 1985).
Dans la partie nordique de leur aire de distribution, les cerfs effec- tuent généralement des migrations saisonnières qui les amènent à se concentrer dans des ravages durant l'hiver. La température et surtout la quantité de neige au sol sont considérées comme les principaux facteurs initiant la migration automnale (Drolet, 1976; Nelson et Mech, 1981;
Tierson et al., 1985).
Région écologique
4A 4B S. Total 5A 5B 5C S. Total
00 00
S. Total 9A 9B S. Total Grand Total
Nombre de ravages (%)
26 (10,6) 8 (3,3) 34 (13,9) 91 (37,3) 3 (1,2) 29 (11,9) 123 (50,4) 40 (16,4) 40 (16,4) 80 (32,8) 4 (1,6) 3 (1,3) 7 (2,9) 244 (100)
Superficie km2 (%)
151 (14,0) 88 (8,2) 239 (22,2) 375 (34,8) 3 (0,3) 189 (17,6) 567 (52,7) 112 (10,4) 126 (11,7) 238 (22,1) 23 (2.2) 9 (0,8) 32 (3,0) 1076 (100)
Les cerfs vivent habituellement sur des territoires assez restreints appelés domaines vitaux. La taille des domaines vitaux est très variable (40 à 90 ha dans le sud; 100 à 400 ha dans l'état de New York selon Tierson et al_., (1985)) et probablement conditionnée par leur qualité.
10
Les domaines vitaux d'hiver sont en outre plus petits (environ 135 ha) que ceux d'été (225 à 235 ha en moyenne selon Tierson et al., 1985). On a constaté en 1980 et 1981 que les domaines vitaux d'hiver des cerfs dans le ravage du Lac des Trente-et-Un Milles étaient respectivement de
70 ha et 78 ha (Potvin et al., 1983).
Même s'il est assez difficile de définir un domaine vital d'hiver moyen, il nous semble qu'une superficie de 100 ha s'inscrit très bien à l'intérieur de cette variation. C'est cette superficie que nous considérons au chapitre 2 pour définir l'unité échantillonnale.
1.2.2 L'abri et la nourriture
Le cerf ne vit généralement pas dans les milieux forestiers climaciques (Leopold, 1966). On le retrouve plutôt à proximité des ouvertures ("edge species", Williamson et Hirth, 1985) ou dans les forêts perturbées par le feu, les épidémies d'insectes ou les coupes forestières, etc.
Durant l'hiver, le cerf n'occupe pas nécessairement les sites où un facteur est idéal, mais choisit plutôt les endroits où il peut retrouver la meilleure combinaison des principaux facteurs favorisant sa survie (Gill, 1957; Harmoning, 1976). On retrouvera donc les ravages généralement dans des peuplements comportant une forte proportion de conifères mûrs ou presque mûrs. Ces peuplements assurent une bonne protection thermique (vents), interceptent la neige lors des précipitations, accélèrent sa sublimation et assurent une meilleure compacité de la neige (Crawford, 1984), facilitant ainsi les déplacements du cerf. En terrain montagneux, les ravages sont généralement situés dans les vallées, où les vents sont moins violents, et très souvent associés au réseau hydrographique (Gill, 1957). En pareille situation, le versant sud des collines est beaucoup plus utilisé (Matschke et al-»
1984), celui-ci offrant un meilleur bilan thermique.
Lorsqu'il est bien situé, un peuplement de quelques hectares seulement peut être suffisant pour fournir l'abri nécessaire à un cerf. Sous l'hypothèse que ce peuplement d'abri est entouré d'une nourriture abondante, il est permis de penser que, dans des conditions idéales, un cerf pourrait s'accommoder de moins d'une dizaine d'hectares pour passer l'hiver. Compte tenu que le bilan énergétique du cerf est le facteur limitant de sa survie, la proximité de l'abri disponible par rapport à la nourriture est un facteur déterminant.
1.2.3 Le climat et le couvert végétal
Deux facteurs climatiques principaux influencent le cerf, soient la température et l'épaisseur de la neige au sol.
Pour constater l'effet de la température et celui de l'épaisseur de la neige sur le cerf, nous avons calculé la quantité de nourriture addi- tionnelle requise par le cerf lorsque ces conditions deviennent plus difficiles (Mattfeld, 1974, Silver et al.., 1971). La figure 2 montre l'effet de la température sur la biomasse journalière nécessaire au cerf pour se maintenir et lutter contre le froid, sans aucune autre activité de sa part. On peut noter que les besoins augmentent de façon assez lente et qu'ils deviennent plus importants surtout lorsque la température est sous les -8°C environ. La même figure montre également l'effet de l'épaisseur de neige au sol sur la biomasse de nourriture que doit absorber le cerf pour compenser la difficulté de déplacement. On constate qu'à partir d'environ 50 cm d'épaisseur la dépense augmente considérablement.
La figure 3 montre l'effet du vent par rapport à quatre situations du couvert forestier. On peut constater qu'un peuplement résineux dense de structure équienne empêche la presque totalité du vent d'atteindre le sol. Par contre, dans des peuplements plus ouverts, mélangés ou à plusieurs étages, des quantités variables de vent atteignent le sol.
Cette situation occasionne des différences de température allant jusqu'à
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TEMPÉRATURE C C I
-12 -16
Figure 2 - Effets de la température et de l'épaisseur de la neige au sol sur la dépense d'énergie du c e r f , exprimés en biomasse de n o u r r i t u r e . Recalculé d'après Mattfeld (1974) et Silver et à}_ (1971)
sur la base de 2.5 Kcal/g.
I.•• RÉSINEUX HUMIDE DENSE ÉQUIENNE
2 . RESINEUX HUMIDE INEOUIENNE
3. MELANGE HUMIDE EOUIENNE 4. PEUPLEMENT ETAGE
APRÈS COUPE PARTIELLE
Figure 3. Effet du couvert forestier sur le vent Tiré du Verme (1965).
14
6°C (10°F) entre des peuplements de coupe totale ou au stade de régénération, par rapport aux peuplements de conifères denses et à maturité (Verme, 1965).
De même, des différences allant à plus de 40 cm d'enneigement sont observées entre des peuplements de coupe totale par rapport aux résineux denses à maturité (Potvin, 1979). Compte tenu que le cerf commence à éprouver des difficultés de déplacement à partir d'une épaisseur d'environ 50 cm (Severinghaus, 1972), on comprend facilement toute l'importance de la présence d'un tel couvert forestier.
Mentionnons également qu'au New-Hampshire, Weber et al_. (1983) a trouvé que la classe de fertilité et la dimension du peuplement permettent de classifier un territoire en ravage ou non, avec une précision de prédiction de 83%. Ceci laisse penser que le dynamisme végétal peut participer à la caracterisation des ravages de cerfs.
1.3 Les objectifs
L'étude a pour but de définir les caractéristiques les plus essentielles de l'habitat d'hiver du cerf de Virginie de l'Est du Québec, en vue de guider son aménagement.
Deux grandes approches ont été considérées pour rencontrer ce but: (1) caractériser d'emblée l'ensemble des ravages sans stratifier le territoire ou (2) dans un premier temps, procéder à la définition de certaines régions assez homogènes et indicatives des conditions d'hivernement du cerf et, dans un deuxième temps, caractériser les ravages de chacune de ces régions.
Compte tenu de la superficie de la zone considérée et des variations climatiques importantes à l'intérieur de cette zone, nous avons retenu les deux approches dans la présente étude. Aussi, il convient de se fixer les trois objectifs suivants:
- Définir une zonation climatique représentative des conditions hivernales des ravages en vérifiant d'abord si les régions écologiques déjà défi- nies sont adéquates.
Cet objectif vise à vérifier l'hypothèse que les unités écoclimatiques définies par le MER, soit les régions écologiques (Thibault, 1985), peuvent servir à circonscrire des zones climatiques hivernales suffisamment homogènes pour mieux caractériser l'habitat du cerf. Sinon, il s'agira de définir de nouvelles régions climatiques.
- Identifier les facteurs les plus susceptibles de distinguer les ravages des territoires avoisinants.
Les facteurs utilisés pour caractériser les ravages sont les variables forestières, topographiques et celles reliées au dynamisme végétal. La sélection des facteurs considérés dans la présente étude découle d'une revue de ceux qui sont généralement perçus comme importants au Canada, (Anonyme, 1979) au New-Hampshire (Weber et al.., 1983) et au Québec (Germain et al., 1986).
Nous avons considéré les facteurs sous deux grandes rubriques, soient les facteurs régionaux et les facteurs locaux. Les premiers comprennent uniquement les facteurs climatiques. Ces données sont disponibles seulement pour les stations météorologiques et elles ne sont pas localisées dans les ravages. Aussi, les données météorologiques ne pourront pas servir directement à caractériser les ravages, mais plutôt à définir des régions climatiques spécifiques aux conditions hivernales.
La deuxième rubrique regroupe les facteurs locaux particuliers aux ravages ou à une partie de ceux-ci. Elle comprend des facteurs physiographiques, végétaux et du dynamisme du site.
16
- Vérifier si les caractéristiques des ravages diffèrent en fonction des régions climatiques et des régions écologiques.
L'hypothèse à vérifier est que les caractéristiques des ravages varient selon la région climatique. Des analyses discriminantes pour les prin- cipales régions climatiques devraient permettre de vérifier cette hypo- thèse. On devrait constater par exemple, que la fréquence des peuplements d'abri augmente avec des conditions climatiques plus difficiles.
Mentionnons que nous ne prendrons pas en compte la densité d'occupation de chaque ravage par le cerf, ni le pourcentage d'utilisation du brout; ces données sont très peu disponibles et vont au-delà des objectifs de l'étude.
CHAPITRE II
LES RÉGIONS CLIMATIQUES HIVERNALES
La survie du cerf étant fonction surtout des conditions climatiques hiver- nales, la zonation du territoire qui permet l'identification des caractéristiques dominantes des ravages doit refléter adéquatement ces conditions. Il existe déjà une zonation écoclimatique au Québec. Elle est présentée sur la carte des régions écologiques du Québec méridional (Thibault, 1985). Cette zonation est basée sur le fait que la végétation varie selon trois conditions principales: le climat, les sols et les perturbations. Dans une forêt non perturbée, sur les mêmes sols, les variations de la végétation expriment le climat. C'est dans ce sens que les régions écologiques constituent une zonation climatique.
Cependant, compte tenu que la végétation n'est pas en activité durant l'hiver, on peut penser que la carte écoclimatique reflète surtout les conditions d'été ou de la saison de croissance. Il n'est donc pas assuré que les régions écologiques reflètent bien les conditions d'hiver. Nous devons vérifier cette hypothèse.
Advenant le cas où les régions écologiques refléteraient mal les conditions d'hiver, nous devrions définir une nouvelle zonation hivernale, à partir des données météorologiques de la zone d'étude. Des cartes climatologiques de toutes sortes sont disponibles ainsi que plusieurs cartes de régions climatiques; cependant, ces dernières portent sur toute l'année et peuvent prendre en compte des variables non intéressantes pour le cerf ou encore ignorer des variables importantes.
18
2.1 La valeur des régions écologiques pour représenter les conditions climatiques hivernales
Dans cette section nous décrivons d'abord la méthodologie qui a été utilisée et ensuite nous présentons les résultats.
2.1.1 La méthodologie 2.1.1.1 Les données.
Les données météorologiques utilisées sont celles disponibles au ministère de l'Environnement du Québec. Un total de 85 stations pour lesquelles les données étaient suffisamment complètes ont été rete- nues. Nous avons choisi d'obtenir les données reliées aux précipita- tions et à la température, pour ces 85 stations météorologiques de l'est du Québec, pour les dernières 25 années. Ces données se retrouvaient sous cinq rubriques qui sont devenues cinq variables soit:
- l'épaisseur de la neige au sol, - la chute de neige,
- la chute de pluie,
- la température maximale, - la température minimale.
De façon à limiter le nombre de données et, en même temps, à pouvoir évaluer les changements durant l'hiver, nous avons retenu la moyenne journalière de chaque semaine comme étant la donnée météorologique de base. La donnée étant hebdomadaire, il devenait possible de définir la saison d'hiver sur des périodes variables en retranchant ou ajoutant une ou plusieurs semaines. Pour qu'une donnée hebdomadaire soit calculée et retenue, il fallait que 6 données quotidiennes sur 7 soient valides.
Ces cinq variables ont été retenues a cause de leur influence assez directe sur la survie du cerf. Trois autres variables étaient disponibles mais n'ont pas été retenues. Il s'agit des "phénomènes divers" (brouillard, brume...) et de 1'"humidité relative", qui ne nous apparaissaient pas importants pour notre étude, ainsi que du vent maximum. Ce dernier n'a pas été retenu parce que son influence est locale dans le ravage et qu'il varie selon la physiographie du territoire, tandis que la donnée existante était prise à la station météorologique et représentait mal la condition du ravage.
En plus des 5 variables déjà identifiées, le fichier comprenait les informations suivantes:
- année de la donnée (1960 à 1985),
- mois de la donnée (novembre à avril inclus), - semaine de la donnée (26 semaines),
- numéro de la station météorologique (85 stations), - région écologique (9 régions)
- code de validation.
Ce dernier code a permis de sélectionner ou non un record en tenant compte de la validité des 5 variables ou de 4 d'entre elles.
Au total, 34 696 des 274 026 records lus ont été retenus, c'est-à-dire qu'ils contenaient au moins 4 données (variables) valides sur 5. La distribution des records par année et selon la validité apparaît au tableau 2.
Les enregistrements de 1981 à 1985 comprenaient les cinq variables;
cependant, pour les enregistrements de 1963 à 1980, l'enneigement manquait régulièrement. Les enregistrements d'avant 1963 étaient peu nombreux et ne laissaient pas entrevoir de traitement possible.
Tableau 2. Distribution des statistiques météorologiques.
Année (code) 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986*
Total
Enregist.
complets (0)
12 52 52 47 77 78 69 75 95 103 90 78 78 78 76 78 74 77 104 101 553 1 616 1 568 1 530 1 597 1 293 581 10 232
Enneigement non-valide
(1) 612 543 477 986 965 1 092 1 182 1 285 1 260 1 269 1 276 1 279 1267 1 411 1 296 1 317 1 331 1 256 1 454 1 520 1 092 19 45 34 22 68 28 24 386
Chute de neige non-valide
(2) _ _
—
—
—
3
— 3
— 3 1 10
Chute de pluie non-valide
(3) _ _
--
— -_
-_
1 6 12
— 4 4 27
Température max.
non-valide (4)
_.
-.
3 5 7 5 4 4 28
Température min.
non-valide (5)
—
—
— -- -_
-_
—
—
— 1 2 4 5 1
— -- 13
Total
624 595 529 1 033 1 042 1 170 1 251 1 360 1 355 1 372 1 366 1 357 1 345 1 489 1 372 1 395 1 405 1 333 1 558 1 621 1 653 1 648 1 624 1 589 1 620 1 372 618 34 696
* Année incomplète.
2.1.2.2 Le traitement
Le traitement a consisté en une analyse discriminante entre les régions écologiques afin de vérifier leur valeur pour refléter les conditions climatiques hivernales.
Le logiciel SPSS/PC + (option statistiques avancées) a été utilisé pour le traitement des données. Un seul enregistrement caractérisait chaque station. Celui-ci était composé de 4 ou 5 données résultant de la moyenne hivernale de chacune des 4 ou des 5 variables retenues.
Le nombre de semaines composant l'hiver pouvait varier d'une itération à l'autre, de même que le nombre d'années considérées dans un traitement.
L'analyse discriminante est une technique qui peut être utilisée pour déterminer la meilleure combinaison linéaire des variables, pour prédire à quel groupe appartient un ou des sujets. Autrement dit, certains groupes sont déjà définis et on sait déjà que certains sujets appartiennent à ces groupes. La technique permet de vérifier si les groupes se différencient bien pour tous les sujets et, au besoin, elle permet de classifier les nouveaux sujets parmi ces groupes.
Nous avons d'abord analysé la valeur des régions écologiques du Québec méridional (figure 1) pour prédire l'appartenance de chaque station météorologique. En d'autres termes, nous avons identifié l'appartenance de chaque station météorologique à une région éco- logique selon sa localisation et nous avons effectué une analyse discriminante. Celle-ci, pour chaque station, nous a identifié le groupe auquel la station a la plus haute probabilité d'appartenir, de même que la seconde probabilité. En comparant le pourcentage des stations pour lesquelles la prédiction d'appartenance (probabilité plus élevée) coïncidait avec l'identification de la région écologique
22
actuelle, nous avons obtenu un indice très clair de la valeur de prédiction de la région écologique.
Considérant que nous recherchions également la période (mois) la plus significative et que nous ignorions le nombre d'années requis pour que les résultats aient une certaine constance, nous avons fait plusieurs essais en faisant varier la période considérée, ainsi que le nombre d'années pour lesquels les données étaient compilées.
Nous avons effectué les premiers essais sur une base annuelle, puis quinquennale, puis décennale. Les essais d'analyse discriminante ont d'abord été faits pour les années 1981 et 1982 pour lesquelles les données étaient complètes. Pour chacune des 5 variables, la moyenne de novembre à avril a servi de donnée de base pour les 66 stations météorologiques pour lesquelles la période était bien couverte.
Ensuite, l'essai a été répété pour des périodes plus courtes (décembre à avril, etc.).
2.1.2 Les résultats
Les résultats montrent que les régions écologiques reflètent mal les données climatiques hivernales. En effet, l'analyse discriminante montre une probabilité d'appartenance à la région écologique généralement infé- rieure à 40% (tableau 3 ) .
On note d'abord la valeur très faible de prédiction de la région écologique dans tous ces essais. Elle varie de 29% à 59% seulement. De même, on peut noter qu'il n'y a pas d'amélioration de la valeur de prédiction avec l'augmentation du nombre d'années. En effet, on obtient le même pourcentage moyen de prédiction pour un an ou pour 20 ans (37-38%). Il s'agit donc bien d'une valeur de prédiction faible due à des régions climatiques hivernales peu significatives et non d'un
Tableau 3. Proportion des stations identifiées à leur région écologique selon le nombre d'années et la période.
Année{s)
1981
1982
81-85
76-80
71-75
66-70
76-85
66-75
66-85
Nombre de variables
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
Nombre de stations
66 66 66 64 63 63 62 62 62 61 68 68 68 68 68 63 63 63 63 63 68 67 67 66 66 61 60 60 59 59 63 63 63 63 63 76 75 75 73 73 80 80 80 78 78
Période
Nov.-Avr.
Déc.-Avr.
Dec.-Mar.
Jan.-Mar.
Jan.-Fév.
Moyenne Nov.-Avr.
Déc.-Avr.
Dec.-Mar.
Jan.-Mar.
Jan.-Fév.
Moyenne Nov.-Avr.
Déc.-Avr.
Dec.-Mar.
Jan.-Mar.
Jan.-Fév.
Moyenne Nov.-Avr.
Déc.-Avr.
Dec.-Mar.
Jan.-Mar.
Jan.-Fév.
Moyenne Nov.-Avr.
Déc.-Avr.
Dec.-Mar.
Jan.-Mar.
Jan.-Fév.
Moyenne Nov.-Avr.
Déc.-Avr.
Dec.-Mar.
Jan.-Mar.
Jan.-Fév.
Moyenne Nov.-Avr.
Déc.-Avr.
Dec.-Mar.
Jan.-Mar.
Jan.-Fév.
Moyenne Nov.-Avr.
Déc.-Avr.
Dec.-Mar.
Jan.-Mar.
Jan.-Fév.
Moyenne Nov.-Avr.
Déc.-Avr.
Dec.-Mar.
Jan.-Mar.
Jan.-Fév.
Moyenne
Proportion des stations con- servant leur classification en %
36 41 32 47 43 40 37 40 34 39 34 37 31 35 29 38 41 35 37 43 35 35 40 38 49 52 49 59 48 51 33 38 38 37 42 38 38 40 35 33 35 36 38 44 39 43 33 39 33 40 38 40 37 38
24
échantillonnage trop faible. L'analyse finale pour les 23 années a donné un pourcentage de prédiction de 47.6% après avoir classifié 82 stations.
De ces résultats, on peut conclure que les régions écologiques reflètent mal les conditions hivernales et qu'il y a lieu de rechercher des régions climatiques hivernales plus adéquates.
2.2 La définition de régions climatiques hivernales
Ayant rejeté les régions écologiques pour bien exprimer les conditions climatiques d'hiver, nous proposons dans cette section, la définition de régions climatiques hivernales répondant mieux à nos besoins. Elle inclut une partie méthodologique, une partie présentant les résultats et une partie décrivant les caractéristiques des régions climatiques proposées.
2.2.1 La méthodologie
La méthodologie utilisée a nécessité trois étapes: une analyse de regroupement, une vérification cartographique de la faisabilité de ce regroupement et enfin une analyse discriminante. L'analyse de regroupement se prête bien à plusieurs itérations et elle ne requiert pas de classification préalable des stations. Aussi, nous l'avons utilisée dans un premier temps. Les résultats de chaque analyse de regroupement ont été cartographies de façon à étudier leur distribution géographique.
Lorsque les diverses itérations ont permis de sélectionner un regroupement optimum et qui se concentrait assez bien sur la carte géographique, nous sommes passés à une étape de validation et d'évaluation des valeurs de prédiction du regroupement retenu, à l'aide de l'analyse discriminante.
L'analyse de regroupement (Norusis, 1986) produit un regroupement hiérarchique des sujets basé sur leur similitude ou différence en considérant une ou plusieurs variables. La définition de groupes, de même que l'appartenance d'un certain nombre de sujets à certains groupes
n'est plus un prérequis, comme dans l'analyse discriminante. On a utilisé la méthode Euclidienne au carré (SEUCLID) pour la mesure des distances et des données centrées et réduites. Ainsi on a créé des variables Z (standardisées) pour chacune des cinq variables. La méthode de regroupement que nous avons retenue pour notre étude est celle du
"lien moyen entre les groupes", (BAVERAGE), qui définit la distance entre deux groupes comme étant la moyenne des distances entre chaque paire de sujets.
Les essais de définition de régions climatiques hivernales par analyse de regroupement ont été effectués pour les mêmes données que celles ayant servi à l'analyse discriminante des régions écologiques. Il s'agit de la moyenne des 1, 5, 10 et 20 années, pour les mêmes cinq périodes hivernales considérées. On aurait pu simplifier et utiliser seulement 20 ans; cependant, il est intéressant de constater l'amélioration des résultats sur la carte au fur et à mesure qu'on augmente le nombre d'années.
Pour les différents niveaux de regroupement (nombre de groupes) variant entre 8 et 15, les stations météorologiques regroupées ont été pointées sur une carte géographique et des régions climatiques ont ainsi été définies. Au total, environ 60 essais ont été réalisés. Les qualités recherchées étaient d'obtenir une certaine constance dans le contour des régions tracées lors des différents essais, ainsi que de définir des régions comportant au moins 5 ou 6 stations météorologiques. De plus, seules les stations pour lesquelles la distribution des mesures portait sur l'ensemble de la période concernée étaient utilisées.
Les essais ont vite montré que les moyennes annuelles donnaient des résultats qui variaient beaucoup; en effet, sauf pour quelques bandes le long du St-Laurent, on retrouvait peu de continuité dans les regroupements. De plus, des régions climatiques contenant une ou deux stations seulement étaient fréquentes.
26
Des essais sur des données moyennes de cinq ans montraient peu d'amé- lioration. Aussi, les données ont été recalculées sur une base de 10 ans (1966-75 et 1976-85). De façon générale, les régions climatiques en résultant rencontraient mieux les qualités recherchées. Au lieu d'obtenir un ou deux grands groupes comprenant beaucoup d'individus et une dizaine de petits groupes particuliers comprenant une ou deux sta- tions, on obtenait plusieurs groupes moyens. On notait cependant que la délimitation des régions variait encore quelque peu d'une décennie à l'autre, à l'exception des régions limitrophes au St-Laurent et à la Baie des Chaleurs. On notait aussi peu de variations dans les résultats entre les différentes périodes, c'est-à-dire que les régions "novembre-avril"
ressemblaient beaucoup à celles de "janvier-février". Aussi, l'analyse de regroupement a été reprise pour la moyenne des années 1966-1985.
Les résultats des regroupements des variables moyennes de 20 années dégageaient des délimitations exprimant la moyenne des deux cartes décennales. C'est donc dire que les régions assez ressemblantes sur les cartes 66-75 et 76-85 étaient maintenues, tandis que des délimitations intermédiaires apparaissaient pour les autres. Ces regroupements sur 20 ans étaient probablement les meilleurs que les strictes statistiques pouvaient nous fournir.
Afin d'utiliser au maximum nos données, nous avons refait l'analyse en ajoutant les données que nous possédions pour les années 1963-1965.
L'analyse de regroupement finale est donc basée sur 23 ans (1963-85) et inclus 85 stations météorologiques potentiellement classifiables. Neuf stations météorologiques n'ont pu être conservées dans l'analyse, pour insuffisance de données.
Le choix d'une période hivernale représentative n'a pu être faite à l'aide des résultats de l'analyse de regroupement puisqu'on notait peu de variations d'une période à l'autre. Aussi, nous avons choisi la période la plus près des dates moyennes d'hivernement du cerf, soit la période de décembre à mars inclusivement.
2.2.2 Les régions climatiques
Le niveau de regroupement retenu suite à l'analyse est celui de 13 groupes. En effet, ce niveau montre un fractionnement en plusieurs régions bien différenciées; de plus une augmentation du nombre de groupes n'apporte que des modifications impliquant une seule station. La figure 4 donnant l'appartenance des stations selon les niveaux de regroupement de 5 à 15 et la figure 5 montrant le dendrogramme de l'analyse de regroupement illustrent ce choix.
La figure 4 illustre les niveaux de regroupement. Le niveau retenu est celui de 13 groupes et est indiqué. Le dendrogramme (figure 5) illustre les distances des regroupements. Il montre de plus les six régions climatiques retenues.
Ce regroupement a été soumis à une première analyse discriminante. En tenant compte de cette dernière et de la localisation géographique des stations, les changements suivants étaient suggérés (probabilité plus élevée que l'identification de l'analyse de regroupement):
Stations 705 0455 705 0675 705 0762 705 1120 705 1175 705 1186 705 3980 705 4355 705 4975 705 5180 705 5793 705 6922 705 8590
Region De
4 5 3 6 1 7 6 3 8 9 3 3 13
climatique A 1 3 6 3 4 3 3 6 11 11 6 1 2
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Une deuxième analyse discriminante sur cette base modifiée permettait de retenir les régions climatiques 1, 2, 3, 4, 6 et 11, soit 6 groupes seulement. Par contre, cette analyse remettait en cause la classifica- tion de deux stations (705 6890 et 705 7574 qui passaient de 3 à 6 ) ; ces corrections effectuées, la classification de 705 8840 et de 705 7525 passaient respectivement à 3 et 1, ce qui s'ajustait bien à la carte.
Ces derniers ajustements ont aussi été faits.
Certains ajustements suggérés par l'analyse discriminante s'adaptaient mal à la cartographie et n'ont pas été retenus; ils sont montrés en pointillé sur la carte de la figure 6. Ils sont au nombre de quatre.
Station
météorologique
Région climatique retenue
Région ayant la probabilité la plus élevée
Seconde probabilité
705 0455 705 1120 705 3980 705 5793
1 3 3 6
4 6 6 3
1 3 3 6
Ainsi, l'analyse discriminante finale indique des différences signi- ficatives entre ces 6 régions et seules les quatre stations mentionnnées n'ont pu être regroupées sur le plan géographique compte tenu de leur isolement. L'analyse discriminante finale montre que 94.81% des stations sont classées dans le groupe ayant la plus haute probabilité, les autres étant classées dans la région ayant la seconde probabilité la plus élevée.
