Titre de la thèse : (1-2 lignes)

Proposition de thèse à l’INRA de Rennes.
Titre de la thèse : Modélisation des dynamiques de la biodiversité dans des mosaïques
paysagères associant champs, haies et bordures, pour l’aide à la définition de cahiers
des charges en production intégrée.
Unité/équipe encadrante : UP INRA 980 SAD-Paysage
Un co-financement INRA/ Région Bretagne est acquis pour cette thèse
Nom du responsable scientifique et cotuteur : Jacques Baudry & Jean-Marc Meynard
Contacts :
Jacques
Baudry
([email protected]);
Jean-Marc
Meynard
([email protected])
Contexte socioéconomique et scientifique :
Les politiques relatives à la biodiversité, qui font l’objet d’un nombre croissant de conventions
internationales et de règlements européens et nationaux, restent difficiles à mettre en œuvre,
malgré l’urgence. Ceci tient, pour partie à la difficulté de définir de nouveaux savoir-faire, à
innover au plan technique, au delà de recommandations très générales comme « moins
fertiliser», «extensifier», « faucher tardivement ». De fait, les relations agriculture –
biodiversité sont souvent analysées et jugées de points de vue partiels, voire partisans, et
sans que soit valorisée réellement la richesse des connaissances agronomiques et
écologiques disponibles. Une des ambitions de ce projet est de montrer comment la masse
des données scientifiques disponible peut être ré-analysée par la modélisation pour répondre
à une question pratique et incorporer des connaissances validées dans les discussions sur
les choix de systèmes de production et d’aménagements paysagers. Conserver la biodiversité
hors réserve constitue un enjeu politique important qui ne pourra être développé qu’avec une
recherche nouvelle alliant préservation et usage de la biodiversité par l’agriculture.
Sujet
Les hypothèses et questions posées
Une limite des approches corrélatives entre structure paysagère et biodiversité est de ne pas
analyser les facteurs expliquant les différences. Les itinéraires techniques appliqués aux
différentes cultures ne sont pas pris en compte, encore moins leurs interactions avec le cycle
biologiques des différentes espèces présentes. Il faut donc chercher à comprendre les
mécanismes qui régulent la biodiversité : Quels contrôles les mosaïques paysagères,
caractérisées par des systèmes de cultures, et les réseaux de bordures associés exercentelles sur les dynamiques de la biodiversité ?
Cette analyse des relations entre mosaïques paysagères et biodiversité sera basée sur la
construction de modèles d’interactions entre activités agricoles et biodiversité basés sur des
études empiriques et sur la littérature scientifique. L’originalité du projet est la prise en
compte explicite et détaillée des actes techniques liés aux opérations culturales et de leurs
effets sur la dynamique des populations de quelques espèces animales et végétales. Ces
espèces seront choisies pour couvrir une large gamme de comportement biologique (cycle
de vie) et d’exigences écologiques. Les modèles mettront en lien la dynamique des
populations avec les actes agricoles 1) au niveau intra-annuel (conduite des cultures), 2) au
niveau des successions culturales, 3) dans des types de systèmes de production différents
(agriculture conventionnelle, raisonnée, biologique, sans labour) et 4) des structures
paysagères contrastées (présence de haies, de bandes enherbées, de prairies permanentes
etc.).
Nous faisons l’hypothèse que les structures paysagères diversifiées, aussi bien que la
diversité des couverts végétaux et de leur mode de conduite (systèmes de culture)
tamponnent les effets des activités agricoles sur la biodiversité. C’est à dire que cette
«hétérogénéité» permet à des individus de trouver des zones refuge, protectrices de
pratiques défavorables. Comme les pratiques favorables et défavorables varient selon les
espèces, la diversité de milieux et de pratiques accroît la biodiversité. Inversement,
l’homogénéisation des structures paysagères agit en synergie avec l’intensification des
pratiques agricoles et ne favorisent que certains types d’espèces.
1-
2-
3-
4-
Les grandes étapes de la thèse et la démarche proposée
Choix des espèces modèles, en fonction de leurs rôles écologique et agronomique,
des connaissances disponibles et des données acquises sur le site d’évaluation du
modèle.
Modélisation Le premier résultat de la thèse sera de produire un modèle
démographique multiespèce, spatialement explicite et prenant en compte les effets
des systèmes de culture. Dans le cas ou les paramètres démographiques sont
disponibles (dans la littérature), les modèles seront basés sur des matrices de Leslie
qui donne des probabilités de transition entre différentes phases du cycle de vie, ces
probabilités étant modifiées par les interventions techniques. Quand les paramètres
démographiques ne sont pas disponibles, les modèles intégreront les effets locaux
des pratiques en donnant des probabilités de survie. Les effets paysagers seront
intégrés via les possibilités de trouver des habitats refuges (existence des habitats et
possibilité de les atteindre). La spatialisation de ce modèle repose sur des
fréquences de passage d’un type de milieu à l’autre (colonisation). Un
développement important est attendu dans la thèse pour prendre en compte la
perméabilité au déplacement des éléments de paysage qui ne sont pas des milieux
entrant dans l’habitat de l’espèce considérée.
Des travaux empiriques seront menés, pour alimenter les modèles, essentiellement
sur le site atelier de Pleine-Fougères. Le doctorant analysera des données existantes
tant au plan agronomique qu’au plan écologique dans la perspective d’un couplage
fonctionnel. De nouvelles données seront recueillies, en fonction des espèces
choisies et des variables retenues dans le modèle. Un dispositif expérimental sera
mis en place pour analyser les mouvements de certaines espèces entre champs et
bordures. Le doctorant bénéficiera de l’aide d’un technicien de l’unité.
Le modèle sera utilisé in fine pour réaliser une analyse critique de différents conseils
normatifs ou cahiers de charges relatifs à la conservation de la biodiversité, et pour
proposer des pistes pour l’élaboration d’indicateurs permettant de classer les
paysages agricoles quant à leur aptitude à favoriser la biodiversité. Dans le débat sur
l’efficience des mesures agri-environnementales, spécifiquement dédiées à la
biodiversité, un objectif important sera de comprendre pourquoi elles sont peu
efficaces, notre hypothèse étant qu’elles prennent en compte ni la complexité des
suites d’actes techniques, ni le fait que les parcelles (échelle de contractualisation)
sont à resituer dans leur contexte paysager pour être gérées.
Approches méthodologiques
La recherche s’appuiera sur des travaux de terrain, des analyses bibliographiques et le
développement de modèles. La modélisation sera basée sur des matrices de Leslie
spatialisées, couplées avec des modèles de dynamique d’usage des terres (successions
culturales) pour tester des scénarios d’évolution de ces usages en lien avec les politiques
publiques. Pour ce travail, le doctorant sera aidé par l’informaticien de l’unité.
Un objectif scientifique est d’arriver à une articulation étroite au plan conceptuel et
méthodologique entre écologie du paysage et agronomie des systèmes de culture. C’est
pourquoi la thèse sera co-encadrée par un écologue du paysage (J. Baudry, de l’unité INRA
SAD-Paysage) ayant une grande expérience de travail avec les agronomes et un agronome
(J.M. Meynard, chef du département INRA Sciences pour l’Action et le Développement)
ayant une expérience de modélisation des systèmes de culture et des flux biologiques. La
thèse s’inscrit dans les recherches de la zone atelier de Pleine-Fougères, gérée par J.
Baudry pour le CAREN (www.caren.univ-rennes1.fr/pleine-fougeres). Ce site de recherche
est labellisé Long Term Socio-Ecological Research dans le cadre du réseau européen
d’excellence Alter-Net (www.Alter-net.info) permet d’avoir un suivi des occupations du sol
depuis 10 ans, ainsi que des modes de gestion des bordures de champ et des cultures. De
nombreuses données « biodiversité » sont aussi disponibles. Ces données ont été
valorisées pour faire le lien entre communautés animales et végétales et structures
paysagères mais non pour analyser les effets des itinéraires culturaux. Ces nouvelles
analyses serviront à étayer le développement conceptuel écologie/ agronomie. Elles
permettront également de mettre en évidence des paramètres des activités agricoles
gouvernant la distribution et la dynamique des populations d’espèces modèles. Enfin, elles
donneront une gamme de variation des mosaïques paysagères en lien avec les états et les
successions des cultures. Un site en Beauce sera également utilisé pour la mosaïque des
cultures.
La bibliographie occupe une place particulière dans ce projet, elle sert non seulement à
établir l’état de l’art, mais également à fournir des valeurs de paramètres pour la
modélisation. Pour cette raison, nous utiliserons (et testerons) la méthode des Etats de l’art
sur critères explicites qui permet une évaluation de la pertinence des travaux publiés. Cette
démarche est déjà largement utilisée en biologie de la conservation.
Compétences scientifiques et techniques requises
Bonnes connaissances des concepts généraux d’écologie et/ou d’agronomie, expérience de
modélisation et d’analyse spatiale. Goût pour la recherche interdisciplinaire, le travail en
équipe, ainsi que pour la recherche finalisée.
Lieu de travail et conditions financières :
Unité de recherche SAD Paysage, appartenant au Département Sciences pour l’Action et le
Développement (SAD) de l’INRA. Déplacements principalement en Bretagne et dans le
Bassin Parisien pour le recueil des données, et participation à des colloques nationaux ou
internationaux (tous frais payés)
Salaire (Bourse de Thèse) : 1530 euros par mois brut, soit 1274 euros par mois, toutes
charges sociales déduites