Liens entre biodiversité et production, Master Politiques et
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Liens entre biodiversité et production S. Barot IRD, UMR 137 http://millsonia.free.fr/ 1 Plan Introduction Rappels sur la biodiversité Production végétale Production animale Production intégrée Conclusion 2 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Pourquoi parle-t-on tant de la biodiversité ? Parce qu’elle est menacée Parce qu’elle représente un service écosystémique en elle-même Parce qu’elle fournit indirectement des services écosystémiques par ses liens avec le fonctionnement des écosystémes 3 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Diversité horizontale et verticale Duffy et al. 2007 Ecol. Lett. 4 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Diversité verticale Une diversité minimale est nécessaire pour assurer toutes les fonctions de l’écosystème + + Diversité trophique Diversité fonctionnelle + Groupes clefs? Application aux réseaux trophiques Plus grande stabilité? 5 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Biodiversité horizontale et fonctionnement L’effet de la biodiversité horizontale a surtout été étudié pour les plantes Que se passe-t-il quand la biodiversité des Production primaire producteurs primaires augmente? ? Nb d’espèce de plantes 6 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Production primaire Production primaire Biodiversité horizontale et fonctionnement Complémentarité Niche trophique ou écologique Niche trophique ou écologique NB espèce de plantes + Plus il y a d’espèces plus elles occupent toutes les niches disponibles (occupation de l’espace) Plus il y a d’espèces plus elles utilisent toute la ressource disponible (eau, lumière, nutriments) Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot 7 Biodiversité horizontale et fonctionnement Effet d’échantillonnage Biomasse potentielle à t et en monoculture Différentes espèces potentiellement présentes localement Sélection locale d’espèces Avec peu d’espèces on a peut de chance de rencontrer les espèces les plus productives : faible production primaire 8 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Biodiversité horizontale et fonctionnement Effet d’échantillonnage Forte diversité Faible diversité Forte productivité de la communauté Faible productivité Quelle est l’hypothèse conduisant à cette conclusion? Surface occupée ou densité Surface occupée ou densité Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot 9 Biodiversité horizontale et fonctionnement Effet d’échantillonnage L’effet d’échantillonnage augmente la production primaire si les espèces les plus productives en monoculture le reste en compétition avec d’autres espèces: Elles gagnent la compétition Elles occupent mieux l’espace Elles utilisent mieux les ressources 10 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot t=n+1 t=n Variance de la productivité Faible diversité Forte diversité Biodiversité horizontale et fonctionnement Effet d’assurance Diversité Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot 11 Utilisation de la biodiversité pour augmenter la production végétale? Comparaison écosystèmes naturels / agro-écosystème 12 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Une perte de biodiversité à différentes échelles Réduction du nombre d’espèces poussant localement Réduction de la variabilité génétique locale Réduction du nombre de variétés cultivées (variabilité génétique globale) Dégâts collatéraux sur le reste de la biodiversité 13 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Réduction du nombre d’espèces poussant localement Simplification des paysages agricoles Spécialisation régionale de la production Moins d’exploitations diversifiées Moins de prairies permanentes Grandes parcelles Herbicides 14 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Réduction de la variabilité génétique locale Les agriculteurs ne produisent plus leurs semences Optimisation des semences mais homogénéisation Lignées pures Clones Problèmes des variétés hybrides stériles Problèmes des OGM 15 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Réduction du nombre de variétés cultivées Réduction du nombre d’espèces poussant localement 80% des variétés de légumes cultivées en France ont disparu en 50 ans Problème de l’homologation des semences 16 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Impact négatif de l’agriculture sur le reste de la biodiversité Espèces végétales Organismes du sol Polénisateurs Oiseaux …etc 17 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Impact global de l’agriculture La plupart des sols cultivables (ou utilisables) sont cultivés (ou utilisés) Un impact très élevé sur la biosphère 18 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Un défi pour l’agriculture Nourrir 9 milliards d’être humains en 2050 Augmenter les surfaces agricoles? Augmenter encore les rendements? 19 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Problèmes de l’agriculture moderne… pouvant être liés à la biodiversité Pollution par les pesticides Pollution par les engrais Durabilité de la production d’engrais? Tilman 2002 Nature 20 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Revenir ‘‘en arrière’’ ? Utiliser la biodiversité pour augmenter la production? 21 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Production végétale 22 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Augmenter la biodiversité dans les agroécosystèmes? Effet de complémentarité ’’Dilution’’ de l’effet des pathogènes Effet d’assurance Mais de nombreux problèmes techniques 23 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Rotations Changer de type de culture d’année en année, souvent de manière cyclique Rompt le cycle vital des organismes nuisibles spécialistes Permet de varier les pesticides utilisés et de limiter l’apparition de résistances Gestion de la fertilité des sols Utilisation de plantes légumineuses Jachère Effets de complémentarité dans le temps Mais souvent remplacement par des monocultures 24 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Plantes de couverture Plante cultivée entre ou pendant les périodes de culture régulière. Pourquoi? + Augmenter la teneur en matière organique du sol et/ou le protéger contre l'érosion + Diminue les pertes de nutriments minéraux 25 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Plantes de couverture Interculture Erosion Lessivage Lessivage Refuge pour des organismes auxiliaires Complémentarité spatiale Complémentarité temporelle 26 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Plantes de couverture Azote si légumineuse Matière organique 27 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Cultures intercalaires La ‘‘seconde’’ plante est aussi récoltée Mêmes mécanismes que les plantes de couverture Maïs + haricot Blé + soja Freine la propagation des pathogènes Autres mécanismes? Maïs+arachide Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot 28 Agroforesterie Deux types de plante très différents mais mêmes mécanismes Mais des avantages et des inconvénients … Enracinement plus profond Plus de compétition (lumière, eau, nutriments) Remontée de nutriments 29 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Problème généraux Augmenter la production totale sur la même surface … ou sa durabilité P1 P2 P1 et P1 P2 P2 P P P et P P P 1 t 2 1 t 1 t 2 2 t Limiter la compétition (interaction négative) Augmenter les interactions positives Augmenter la conservation des nutriments, de la MO …etc 30 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Mélanges de variétés Augmente la diversité génétique locale Effet d’assurance vis-à-vis du climat Meilleure résistance aux pathogènes (Zhu et al. Nature 2000) + effet d’assurance vis-à-vis des pathogènes + moins bonne dissémination entre individus de même génotype 31 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot De nombreux problèmes techniques Mécanisation Récolte d’un mélange + variétés mûrissant à la même date ? + variétés commercialisable en mélange ? + compatibilité des cycles de deux plantes cultivées ensembles 32 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Et la foresterie? Plantations industrielles Foresterie traditionnelle 33 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot ‘‘Nouvelle foresterie’’ Tradition : Futaie régulière Futaie jardinée 34 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Forêt tropicale Beaucoup plus grande diversité dans les forêts primaires Plantations industrielles : problèmes de durabilité + pathogènes + fertilité? 35 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Forêt tropicale Des méthodes d’extraction/gestion durables? La diversité comme problème Irrégularité de la forêt comme problème Solutions??? Vers des forêts diverses mais simplifiées? Exploitation extensive? 36 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Production animale 37 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Premières remarques Il est plus ‘‘efficace’’ énergétiquement d’être végétarien Diversité verticale Effet de la diversité des P secondaires mal connu Perte d’énergie Respiration Effets de la biodiversité entre niveaux trophiques mal connus Effet de la diversité horizontale des PP plus ou moins connu Diversité horizontale 38 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Elevage ‘‘traditionnel’’ Un certain niveau de diversité dans les prairies Existence de mélanges de plantes prêt à l’emploi Existence de prairies Monospécifiques (Brésil … etc) 39 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Elevage plus ou mois hors sol Nourriture plus ou moins ‘‘artificielle’’ Basée sur des monoculture Problèmes? Durabilité des monocultures de PP primaires Éloignement de la PP et de la P secondaire, concentration Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot 40 Utiliser la diversité des P secondaires? Cas des écosystèmes naturels Diversité et complémentarité? Élevage + Généralement monospécifique + Perte de diversité (races locales…etc 41 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Exemple de la pêche 42 2 solutions Amélioration de la gestion/exploitation des populations de poissons Aquaculture 43 Vers une gestion intégrée des population de poissons et des écosystèmes Prise en compte des ‘‘prises collatérales’’ Gestion ‘‘multi-stock’’ Effets sur les réseaux trophiques 44 Une aquaculture classique Élevages monospécifiques Proche de l’élevage industriel hors-sol De nombreux dégâts colatéraux La question de la biodiversité ne se pose pas 45 L’aquaculture est basée sur des carnivores Perte énergétique plus grande Utilisation de la pêche pour nourrir les poissons élevés Éloignement entre l’élevage et la source de nourriture 46 Production intégrée 47 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Principes Rapprocher les différents acteurs de la production Augmenter la diversité verticale locale Boucler le recyclage des nutriments et de la matière organique Moins grande spécialisation régionale Exploitations mixtes Plusieurs types de culture, élevage 48 Exemple Distance Energie non durable Engrais minéraux Mines Énergie Pollution Pollution 49 Exemple Distance Énergie Énergie 50 Suppression de la distance Non régionalisation de la production Exploitations mixtes 51 Suppression de la distance Rotation 52 Pisciculture intégrée en chine Grande efficacité Nécessite beaucoup de main d’oeuvre 53 Conclusion 54 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Solutions Repartir du fonctionnement naturel des écosystèmes? Refermer le recyclage des nutriments Remplacer les sources d’énergies ‘‘artificielles’’ et les intrants par des processus écologiques = ingénierie écologique = agro-écologie 55 Politique et Sc de l’Envt, Biodiv et production, Barot Bibliographie Tilman, D., K. G. Cassman, P. A. Matson, R. Naylor, and S. Polasky. 2002. Agricultural sustainability and intensive production practices. Nature 418:671-677. Boody, G., and B. DeVore. 2006. Redesigning agriculture. BioScience 56:839-845. Bullock, J. M., R. F. Pywell, and K. J. Walker. 2007. Long-term enhancement of agricultural production by restoration of biodiversity. J. Appl. Ecol. 44:6-12. Gurr, G. M., S. D. Wratten, and J. M. Luna. 2003. Multi-function agricultural biodiversity: pest management and other benefits. Basic Appl. Ecol. 4:107-116. 56
