Ecologie du paysage Principaux éléments du cours 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Définition et histoire d'écologie du paysage Quelques rappels sur l’écologie/biodiversité Organisation des paysages: l'analyse des structures spatiales Fragmentation d'habitat: patterns et conséquences Mouvements des organismes: Connectivité structurelle , fonctionnelle d'un paysage 8. Ecologie du paysage et conservation 9. Utilisation de logiciels spatiaux (applications SIG) 10.Applications pratiques : Gestion conservatoire des valeurs biologiques écologiques socioéconomiques, socioculturelles et esthétique d’un paysage Ecologie du paysage Histoire L'expression « écologie du paysage » (Landscape Ecology ), Créée par Carl Troll en 1939. Elle a commencé à être conceptualisée dans les textes dans les années 1940-1950 L’écologie du paysage est une discipline jeune et en évolution. Elle s’est surtout appliquée aux espaces terrestres, naturels, forestiers, agricoles et parfois urbains, Elle commence à s’intéresser aux volumes océaniques Ecologie du paysage Définition L'écologie du paysage s'intéresse à la dynamique spatiotemporelle des composantes biologiques, physiques et sociales des paysages humanisés et/ou naturels. Si l’écologie s'intéresse à la dynamique de la biodiversité à toutes les échelles spatiales et temporelles, l’écologie du paysage s’intéresse particulièrement à l'évolution des paysages sous l'effet des interactions complexes entre processus écologiques et l'organisation des structures spatiales C’est une branche nécessairement interdisciplinaire. Ecologie du paysage Le paysage, un objet partagé, se positionne comme un objet commun à de multiples préoccupations… Géographie, Écologie, Sociologie, Urbanisme, Chimie/ environnement , Espaces naturels, etc. Ecologie du paysage Quelques rappels sur l’écologie/biodiversité Biodiversité : définition, niveaux d’organisation, valeurs, menaces et conservation Ecosystème : Biotope + biocénose Relation espèces milieu : facteur biotiques/facteurs abiotiques Définition scientifique Article. 2 de la Convention sur la diversité biologique, mise en place dans le cadre du Sommet de la Terre tenu à Rio de Janeiro du 3 au 14 juin 1992 « la variabilité des organismes vivants de toute origine y compris, entre autres, les écosystèmes terrestres, marins et autres écosystèmes aquatiques et les complexes écologiques dont ils font partie; cela comprend la diversité au sein des espèces et entre espèces ainsi que celle des écosystèmes. » Cette définition met en évidence deux notions essentielles : la biodiversité c’est « tout le vivant » , donc l’homme en fait partie (Biodiversité Structurelle). la biodiversité c’est la dynamique des interactions (Biodiversité fonctionnelle). Le Sommet de la Terre de Rio de 1992 Conférence des Nations Unies sur l’Environnement et le Développement Principaux textes adoptés : La Déclaration de Rio, définit les bases du développement durable. Le programme Action 21 Plan d'action mondial pour le développement durable au 21ème siècle basé sur trois axes essentiels : • la lutte contre la pauvreté et l’exclusion sociale, • la production de biens et de services durables, • la protection de l’environnement. La signature de conventions internationales : • Convention sur la Biodiversité (CBD) ; • Convention sur les Changements Climatiques (CCC) • Convention sur la lutte contre la désertification (CCD) la déclaration sur la gestion, la conservation et le On distingue des niveaux • La diversité génétique (diversité des gènes au sein d'une espèce. • La diversité spécifique (diversité interspécifique). • La diversité écosystémique (diversité des écosystèmes et des interactions des populations naturelles avec leurs environnements physiques). Milieu changeant : Sélection directionnelle déplacement du phénotype modal. Milieu stable : Sélection stabilisante maintien constant du phénotype modal Milieu type mosaïque : Sélection diversifiante, apparition de phénotype plurimodal. Mesure de la biodiversité • La biodiversité se mesure par l’inventaire des espèces et la définition de leurs statuts. Les intérêts qu’elle représente peuvent s’exprimer en valeurs : – Des valeurs biologiques, nombre d’espèces rares, menacées et/ou endémiques – Des valeurs écologiques, rôle d’une espèce ou d’un écosystème dans le fonctionnement des systèmes naturels ou le maintien d’un processus biologique: (prédation, la pollinisation, qualité des eaux, fertilité des sols, protection contre l’érosion..) – Des valeurs socioéconomiques, l’importance des services et des productions de biens fournis par la biodiversité aux usagers. – Des valeurs paysagères (esthétiques), à l’échelle d’un paysage ou à l’échelle plus restreinte, mesurées par l’originalité, le contraste de formes et de couleurs ou sensations d’aventure ou de dépaysement éprouvées par le visiteur. État de la biodiversité • La biodiversité est plus que menacée. – plusieurs rapports s’accordent sur le même constat : – Une espèce, sur huit des plantes connues est menacée d'extinction – De nombreuses espèces animales sont en danger d’extinction (23% des mammifères, 12% des oiseaux, 32% des amphibiens). – 40% des espèces pourraient disparaître d’ici à une cinquantaine d’années. • Qu’est-ce que une espèce menacée ? – Une espèce est considérée comme menacée lorsque ses effectifs ont atteint un niveau si faible que les probabilités qu’elle disparaisse deviennent très élevées. – Toute espèce figurant dans les catégories « gravement menacée d’extinction », « menacée d’extinction » et « vulnérable », elle est considérée comme menacée. • La ‘’Liste Rouge’’ : Répertoire des espèces selon leur statut à l’échelle d’une localité biogéographique : – ‘’Liste Rouge’’ de l’IUCN ’’ (créée en 1963), c’est l'inventaire complet de l'état global de conservation des espèces végétales et animales. – ‘’Liste Rouge’’ régionale’’, à l’échelle d’une région (méditerranée…) ’ – ’’Liste Rouge’’ nationale’’, à l’échelle d’un pays Conservation de la biodiversité Pourquoi sauvegarder la biodiversité ? – Pour raisons éthiques et morales, les vivants existent de leurs pleins droits et n'ont pas à se justifier d'exister. – Pour la préservation d’un patrimoine vivant, d’autres constituent les “réservoirs” de demain pour des besoins encore inconnus. – Pour le maintien de la diversité, en règle générale, plus un écosystème est diversifié, plus il est productif et stable. – Pour des soucis de développement économique, La valorisation des ressources naturelles porte beaucoup d’espoir de développement, Comment sauvegarder la biodiversité ? – stopper l’érosion de la biodiversité est l’un des grands chantiers du XXIème siècle) Au niveau national, – préparations et applications des bases juridiques (gestion de la BD) – Mise en place des stratégies opérantes de conservation de la BD. – Mise en œuvre des conventions signées par le pays, (RAMSAR, CITES, CMS, CBD…) Au niveau global – Aide au développement (lutte contre la pauvreté dans les pays pauvres) – Mobilisation des organismes internationaux et aide à la mise en œuvre des clauses de la CBD – Favoriser la communication, le transfert des technologies et aide à l’amélioration des connaissances. Quelques éléments de rappels sur l’écologie Individu : Etude, développement, Régime alimentaire, utilisation d’espace, utilisation du temps Espèce : rôle biologique, écologique Population : échelle de temps, échelle d’espace Biotope : milieu physique Biocénose : composante biologique Ecosystème = Biotope + Biocénose Ecosystème : En écologie, un écosystème est l'ensemble formé par une association ou communauté d’êtres vivants(ou biocénose) et son environnement biologique, géologique, édaphique hydrologique, climatique, etc , (biotope). Objets d'étude de l'écologie Cellule Individu Population Communauté Ecosystème Paysage Biosphère Ecologie du paysage Qu’est-ce qu’un écosystème? c’est avant tout un système…! limites d’un concept « a-spatial » (?) Ecologie du paysage Les paysages ont été modifiés depuis toujours par les activités humaines, agriculture, sylviculture, urbanisation et transports . Il en résulte une mosaïque paysagère issue des relations entre le milieu naturel et la société. La mosaïque est hétérogène et changeante dans le temps. L’écologie du paysage est une discipline récente qui a pour objectif de comprendre les relations entre les fonctionnements écologiques et la structure et l’organisation des paysages. Elle prend en compte les relations spatiales entre les éléments du paysage, l’histoire et la gestion actuelle en lien avec les activités humaines. Ecologie du paysage Ecologie du paysage Trois points expliquent la « genèse » de l‘écologie du paysage : 1) l'Homme est partie prenante des systèmes écologiques 2) le paysage est un objet complexe nécessitant une approche pluridisciplinaire 3) le paysage est un niveau pertinent pour dialoguer avec les aménageurs Le paysage vu comme un système de hiérarchie supérieure « Un paysage est une portion de territoire hétérogène, composée d’ensembles d’écosystèmes en interaction dont l’agencement se répète de manière similaire dans l’espace » (Forman & Godron, 1986) La théorie générale des systèmes » Système: « ensemble de parties (ou d’éléments) interconnectées par des relations fonctionnelles de façon telles que trois catégories de propriétés en résultent: » 1. Les éléments dépendent les uns des autres dans leur fonctionnement et leur évolution» 2. Propriétés globales émergentes : Propriétés du système {A, B, C} non égale à Propriétés de {A} + Propriétés de {B} + Propriétés de {C} c’est une interaction des propriétés 3. L’ensemble agit sur les parties » Ecologie du paysage Métapopulations ou populations fragmentées Structure : Taille du grain, Composition, Arrangement spatial, Connectivité, Fragmentation Métapopulations ou populations fragmentées • Lorsque les tâches d’habitat favorable sont de taille réduite, les risques d’extinction des populations locales augmentent, que ce soit sous l’effet de facteurs environnementaux tels que les chablis ou les incendies, ou de facteurs démographiques. • La recolonisation des habitats vacants est alors vitale pour la survie des populations au niveau du paysage ou de la région. • Une métapopulation se définit au sens large comme un ensemble de populations locales reliées entre elles par cette dynamique d’extinctions et de recolonisations. Ecologie du paysage Le mouvement : un processus clé dans les paysages hétérogènes • La connectivité • La connectivité n’est pas une propriété générale d’un paysage, elle doit être définie en référence aux mouvements des espèces à gérer. Il faut donc prendre en compte le mode de déplacement et les exigences écologiques des espèces. • Un paysage connecté pour une espèce peut présenter de nombreuses barrières pour une autre. • Le paysage est dynamique, varie selon les saisons, la dimension temporelle doit être prise en compte. Par exemple, les prairies fleuries offrent une ressource et une possibilité de déplacement aux espèces floricoles ; la date de fauche, de pâturage affecte leur utilisation, donc leur rôle dans la connectivité. • La connectivité n’a pas une valeur absolue de qualité écologique, elle peut favoriser le déplacement d’espèces indésirables, parasites, invasives, prédateurs,….. Ecologie du paysage Le mouvement : un processus clé dans les paysages hétérogènes • Le mouvement entre taches d’habitat est vital pour la survie de nombreuses espèces. • La connectivité d’un paysage est la facilité avec laquelle les différentes espèces peuvent utiliser les éléments du paysage pour se déplacer. • Les corridors biologiques assurent la connectivité pour un certain nombre d’espèces. Ecologie du paysage Le mouvement : un processus clé dans les paysages hétérogènes • Pour évaluer ou restaurer la connectivité, il faut donc comprendre : • comment une espèce se déplace dans un paysage, • comment le gestionnaire peut agir pour favoriser ou limiter ces déplacements. • Bien entendu, il ne s’agit pas de faire cette démarche pour toutes les espèces, d'une part parce que les espèces peuvent être groupées par type de comportement dans les paysages, ensuite parce que la gestion est souvent orientée vers quelques espèces cibles (et les espèces dont elles dépendent). Ecologie du paysage Les corridors biologiques • Les corridors sont des éléments linéaires (exemple, une haie) qui jouent le rôle d'habitat, de refuge, de conduit ou de barrière • Le terme de corridor biologique est réservé à la fonction de conduit qui facilite le déplacement des individus dans une « matrice hostile ». • La capacité d’un élément linéaire à servir de corridor biologique dépend non seulement de ses caractéristiques propres (ombrage, alimentation disponible etc.), mais également des caractéristiques des éléments adjacents. Par exemple dans les paysages agricoles, la nature des cultures et les modalités de conduite (travail du sol, utilisation de pesticides) peuvent favoriser ou diminuer la fonction « corridor » des haies. Ecologie du paysage Les corridors biologiques • Les corridors ne sont pas toujours continus, ils peuvent être constitués de mosaïques de milieux et de réseaux associés formant un corridor fonctionnel à petite échelle. Par exemple, les prairies humides et les haies associées à un cours d’eau forment un corridor à l’échelle du paysage. Cette notion de « mosaïque corridor » est essentielle dans la gestion des grands espaces entre les espaces protégés. Réservoir de la biodiversité Type linéaire Type en pas japonais Type paysage Ecologie du paysage Les corridors biologiques De la même façon que pour la connectivité, pour mettre en place un corridor biologique, il faut : 1. connaître les exigences écologiques et les modes de déplacement des espèces 2. connaître la structure spatiale du paysage environnant pour localiser le corridor à l’endroit le plus pertinent. • Les infrastructures routières ou ferroviaires sont souvent des obstacles au déplacement des espèces terrestres, perturbant leur cycle de vie, d’où la création de passages à faune. Ecologie du paysage Les échelles du paysage • Il n’y a pas a priori de bonne échelle pour décrire un paysage et raisonner son aménagement. • Il faut mettre en concordance l’échelle de perception, de mouvement des différentes espèces et celle de description, de délimitation du paysage à gérer. • La dynamique du paysage doit elle aussi être prise en compte à différents pas de temps. • L’objectif de la gestion d’un paysage dans un but de conservation est de pouvoir accueillir des populations de taille suffisante pour être viables. • La question de la taille minimale de l’espace à considérer se pose toujours : • Un ensemble de petites zones d'habitat favorable inter connectées, ou une seule grande zone ? • Et quelle est la surface d’une petite ou d’une grande zone ? Comment s’inscrit la zone gérée dans le paysage alentour ? (le paysage est un système écologique ouvert) Ecologie du paysage Les échelles spatiales du paysage L’écologie du paysage a développé des outils qui permettent de : • déterminer l’échelle spatiale à laquelle répondent les différentes espèces. Par exemple les espèces forestières de coléoptères carabiques répondent à des échelles spatiales plus faibles que celles de milieu ouvert. Ceci signifie que pour conserver ces espèces il faut un paysage où les zones boisées sont connectées entre elles à échelle fine, on parle aussi de paysage à grain fin • déterminer l’effet barrière ou filtre d’une infrastructure en fonction de sa largeur et de la mobilité des espèces considérées • identifier les taches de ressource et les zones de connexion, de corridor potentiel à différentes échelles en fonction des exigences écologiques des espèces. • Les zones protégées ne sont pas isolées et le fonctionnement des populations dépend des connexions avec le paysage environnant. Ecologie du paysage Les échelles temporelles, les pas de temps Cette dimension doit être prise en compte dans la gestion de l’espace pour les espèces : • • • sur un pas de temps annuel, la connectivité du paysage dépend de l’état du couvert végétal, des espaces non connectés à une saison peuvent le devenir à une autre. cas pour des bosquets séparés par des cultures de maïs. sur un pas de temps pluriannuel, les perturbations naturelles (chablis, incendie,…) modifient non seulement la qualité des habitats mais aussi la structure du paysage. Des espèces peuvent disparaître de la zone perturbée alors que d’autres apparaissent, soient à partir de la banque de graines, soit par colonisation à partir des espaces voisins. sur un pas de temps décennal ou centennal les modifications du climat et du milieu physique en général modifient la qualité des habitats et sont source de disparition d’espèces locales et de colonisation d’espèces venant d'habitats parfois lointains. Conception de réseau paneuropéen de corridors biologiques, qui devrait permettre aux espèces du sud de l’Europe de remonter vers le nord, dans le contexte actuel du réchauffement climatique. Ecologie du paysage Applications • Depuis les années 1970-1980, l'écologie du paysage a développé un important volet « Recherche appliquée » au travers d’actions parfois qualifié de « Génie écologique qui visent par exemple à améliorer et évaluer la pertinence et l'efficacité des mesures compensatoires (atténuation d’impact) ou conservatoires (préservation de la biodiversité). • Ces mesures sont développées (volontairement, ou plus souvent en application d’obligations légales) pour réduire les impacts environnementaux des grands projets d'infrastructures ou de planification et d'aménagement du territoire, ou lors d'opération de réhabilitation écologique de sites ou sols dégradés. Ecologie du paysage Applications Cas de mesures conservatoires • Le paysage, que l'on peut " simplement " considérer comme la manifestation spatiale des rapports entre la nature et la société, pour le décrire il faut prendre en compte l'hétérogénéité des phénomènes naturels. • Il faut savoir à quelle échelle de l’espace où l’on doit se placer : locale, communale, provinciale, régionale, nationale voire même continentale, qui interviennent dans la région ?. • Ainsi, le paysage devient des taches (unités non dominantes) et des corridors dans une matrice englobant (unité dominante), dont les tailles et les formes sont quantifiées, afin d'en évaluer notamment l'hétérogénéité, à différentes échelles spatiales et à différentes époques. Ecologie du paysage Applications • L’analyse du paysage est complexe et nécessite une approche pluridisciplinaire, • Pour apprécier un paysage, il faut commencer l’étude par une visite de reconnaissance de terrain et de contact avec les acteurs • Dans un premier temps le paysage doit être saisi, à partir du cadastre, sous forme de grille ou de cellule (une cellule représente une surface de qq m à des centaines de mètres) • D'un point de vue pratique, l'intégration de la structure spatiale s'effectue à partir d'un Système d'Information Géographique (S.I.G.), ou d'une Base de Données Spatialisée Ecologie du paysage Etude d’impact Cas de mesures d’atténuation d’impact Description du projet • Une Commune projette l’aménagement d’une propriété communale de 8 ha • Ce projet prévoit l’urbanisation de 3 ha, dans la partie est, le long de la rue de Boissettes et la conversion du reste du boisement (soit une surface de 5,3 ha) et de la prairie en parc paysager ouvert au public. • Dans le cadre de ce dernier aménagement, il est programmé la création de sentiers piétons dont certains éclairés, traversant le boisement et la prairie centrale. Ecologie du paysage Applications Cas de mesures d’atténuation d’impact Diagnostic • Cette première phase a pour objet de dresser un état des lieux avant travaux, afin d’identifier les espèces présentes et d’évaluer leur sensibilité vis-à-vis du projet. • Cet état des lieux est réalisé en plusieurs étapes successives : – étape documentaire : examen de documents concernant la région – consultations : Afin de recueillir des données parfois inédites, il est judicieux de mener des entretiens auprès de diverses personnes ou organismes ressources. – expertises de terrain : Le bilan écologique est réalisé au moyen d'inventaires qualitatifs et quantitatifs de faune et de flore. Il permet également d'apprécier la stabilité et la vulnérabilité du milieu, les facteurs de risques de dégradation et les facteurs d'évolution. Les expertises on été systématiquement Ecologie du paysage Applications Cas de mesures d’atténuation d’impact Analyse • précédées par une pré-analyse par photo-interprétation sur photographies aériennes • Il est suivi d’une bio-évaluation qui évalue le statut des espèces et habitats en fonction des réglementations régionale, nationale et européenne. Celle-ci permet d’évaluer la sensibilité des espèces et habitats vis-à-vis du projet • Les impacts sur chacun des groupes étudiés sont ensuite évalués afin de définir l’impact global du projet sur le site. Ecologie du paysage Applications Cas de mesures d’atténuation d’impact Evaluation de l’impact • La réglementation sur les études d’impacts oblige à distinguer différentes catégories d’impacts selon leur type et leur durée. • Les impacts directs : actions directes (travaux ,fonctionnement) sur le milieux naturel (déboisement, assèchement, destruction, plantation…). • Les impacts indirects : impacts quine résultant pas de l’actions directes • Les impacts permanents : Ils sont liés à la phase de fonctionnement normale de l’aménagement ou aux travaux, mais sont irréversibles. • Les impacts temporaires : Ces impacts sont liés aux travaux ou à la phase de démarrage de l’activité et sont réversibles. Il peut, par exemple, s’agir du dérangement de la faune par le passage répété d’engins ou d’ouvriers, de la création de zones de dépôts temporaires de matériaux. Ecologie du paysage Applications Cas de mesures d’atténuation d’impact Evaluation de l’impact • Ainsi, pour chaque élément subissant un impact (espèce ou habitat), sont évalués : - sa valeur patrimoniale ; - sa sensibilité aux perturbations ; - la durée de l’impact (permanent ou temporaire) ; - le type d’impact : direct, indirect ; - la nature de l’impact ; - l’importance de l’impact sur la population concernée (locale ou régionale) - les capacités de compensation (de régénération ou d’adaptation…..) • Ceci permet d’ évaluer l’impact du projet sur chaque élément à partir d’une échelle de valeur de type “faible”, “moyen”, “fort” et “très fort”.