Programme Serena. Document de travail n°2013-01 - serena

Le concept de service
écosystémique en écologie :
émergence, utilisations, portée et
controverses
Fanny RIVES, IRD/CNRS Montpellier
Document de travail n°2013-01
Avec le soutien de :
Ce travail a bénéficié d'une aide de l'Agence Nationale de la Recherche
dans le cadre du programme SYSTERRA, portant la référence ANR-08-STRA-13

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Tables des matières
INTRODUCTION..........................................................................................................................................................3
THEME 1 : ARTICULATION DU CONCEPT DE SE AVEC LES TRAVAUX EN ECOLOGIE SUR
LES RELATIONS BIODIVERSITE-FONCTIONNEMENT DES ECOSYSTEMES...............................4
DEFINITION DES TERMES UTILISES ............................................................................................................................4
Les éléments de base : composantes, écosystèmes et biodiversité ................................................................4
Les fonctions des écosystèmes : des processus pour le fonctionnement des écosystèmes ou pour les
humains....................................................................................................................................................................7
Des fonctions aux services écosystémiques .....................................................................................................11
LES ETUDES ET DEBATS EN ECOLOGIE SUR LES RELATIONS BIODIVERSITE-FONCTIONNEMENT DES
ECOSYSTEMES (BFE).................................................................................................................................................12
Histoire des études sur les relations BFE : une évolution des questions et des objectifs de recherche
.................................................................................................................................................................................12
Débats autour des études sur les relations BFE.............................................................................................14
QUESTIONS SOULEVEES PAR L’APPLICATION DE CES TRAVAUX POUR LA CONSERVATION ET POUR L’ETUDE
DES SERVICES ECOSYSTEMIQUES .............................................................................................................................15
THEME 2 : PLACE DU CONCEPT DE SE DANS L’APPROCHE SYSTEMIQUE ..............................17
UN CONCEPT MILITANT POUR UNE VISION ECOSYSTEMIQUE DE NOTRE RELATION A LA NATURE..................17
A l’origine du concept : considérer les processus écologiques ...................................................................17
L’approche écosystémique dans le MA : une vision plus holistique que systémique...............................18
QUELLE VISION SYSTEMIQUE DANS L’OPERATIONNALISATION DU CONCEPT DE SE ?.....................................19
Des approches qui tendent à réduire la complexité.......................................................................................20
Une vision systémique dans les approches multi-services............................................................................21
THEME 3 : DIVERSITE DES DEFINITIONS ET DES CADRES D’ANALYS E DES SERVICES
ECOSYSTEMIQUES..................................................................................................................................................23
EXPLORER LE SPECTRE DE CE QUI EST ENTENDU DERRIERE L’EXPRESSION « SERVICES ECOSYSTEMIQUES »
......................................................................................................................................................................................23
Les SE : des processus et/ou des entités ..........................................................................................................24
Les SE : fonctions des écosystèmes ou produits de fonctions ? ...................................................................26
Les SE : bénéfices ou fournisseurs de bénéfices ? .........................................................................................28
Les SE : produits de l’écosystème ou co-produits des activités humaines et des écosystèmes ? ...........28
Production de SE : dans les écosystèmes naturels ou anthropisés ? ..........................................................31
Conclusion ............................................................................................................................................................32
EVOLUTION DES CADRES EN REACTION AU CADRE DU MILLENNIUM ECOSYSTEM ASSESSMENT .................33
Mieux caractériser la relation entre le fonctionnement des écosystèmes et la fourniture de services
écosystémiques .....................................................................................................................................................33
Mieux caractériser la relation entre services écosystémiques et bien-être humain.................................40
Conclusion sur les cadres d’analyse ................................................................................................................43
CONCLUSION : ELEMENTS DE DISCUSSION .............................................................................................45
DES UTILISATIONS MULTIPLES DES SE POUR DES OBJECTIFS DIFFERENTS ........................................................45
DES DEBATS SUR LES SE QUI FONT ECHO A DES DEBATS PLUS LARGES EN ECOLOGIE ....................................47

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Introduction
Le concept de service écosystémique (SE) a été porté à l’origine par des
écologues dans une perspective de souligner le rôle du fonctionnement des
écosystèmes pour les humains (Daily, 1997; de Groot, 1992; Ehrlich and
Ehrlich, 1982). Cet argument est mobilisé pour sensibiliser sur la nécessité
d’assurer le maintien de ce fonctionnement dans un contexte de dégradation
des écosystèmes et de pertes de biodiversité.
Le concept a ensuite été médiatisé par le Millennium Ecosystem Assessment
(MEA) en 2005. Cette synthèse sur l’évolution des écosystèmes propose une
définition, une classification et un cadre pour l’analyse des services
écosystémiques. Cette initiative a influencé les recherches voire initié de
nouveaux travaux sur le fonctionnement des écosystèmes, sur l’évaluation
physique et monétaire des biens et services associés à ce fonctionnement,
sur la conceptualisation des relations entre les humains et leur
environnement, sur les stratégies de conservation de la biodiversité…
L’historique de l’émergence du concept de SE a été abordée dans le cadre du
programme Serena (Méral, 2012).
L’étude présentée dans cette synthèse vise à analyser comment sont abordés
les SE en écologie, quels ont été les effets de ce concept sur les travaux des
écologues et quels ont été les facteurs d’appropriation ou de rejet du concept
dans cette discipline. Cette étude est essentiellement basée sur une analyse
bibliographique, complétée par 7 entretiens réalisés avec des écologues de
Montpellier travaillant avec différentes approches (écologie fonctionnelle,
écologie de la restauration, biologie de la conservation) et sur différents
objets.
Trois principaux thèmes ont été explorés et sont présentés successivement
dans le document :
(1)Articulation du concept de service écosystémique avec les travaux
existants en écologie sur les relations entre la biodiversité et le
fonctionnement des écosystèmes ;
(2)Positionnement du concept de service écosystémique dans l’approche
systémique développée en écologie
(3)Diversité des définitions et des cadres d’analyse des services
écosystémiques

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Thème 1 : Articulation du concept de SE avec les travaux en
écologie sur les relations biodiversité-fonctionnement des
écosystèmes
Les études sur les services écosystémiques, et notamment le MEA, font
souvent référence aux travaux d’écologie sur les relations entre la
biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. Pour saisir comment
s’articule le concept de SE avec ces travaux, cette partie introduit dans un
premier temps les termes d’écologie qui sont utilisés dans ces domaines.
Nous proposons ensuite une synthèse de l’histoire des travaux en écologie
sur les relations biodiversité fonctionnement des écosystèmes pour pouvoir
interroger ensuite les modalités d’utilisation de ces travaux pour étudier les
services écosystémiques.
Définition des termes utilisés
Cette partie vise à définir les termes utilisés dans les travaux d’écologie sur
les relations entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes, souvent
mobilisés pour l’évaluation des services écosystémiques et les travaux plus
récents sur les relations écosystèmes/ biodiversité et bien-être humain.
Ces termes sont utilisés pour caractériser différents éléments de la relation
entre écosystèmes et bien-être humain. Les définitions sont issues des
références bibliographiques qui adressent les relations entre deux ou
plusieurs éléments et fournissent des définitions explicites des termes. Au-
delà des définitions spécifiques, cette partie vise aussi à montrer comment
ces différents éléments sont articulés selon les définitions retenues par les
auteurs.
Les éléments de base : composantes, écosystèmes et biodiversité
Plusieurs termes sont utilisés pour caractériser les éléments sur lesquels se
basent le fonctionnement des écosystèmes ou la production de services
écosystémiques : biodiversité, diversité spécifique, espèces, structure…
Biodiversité et ses différents niveaux
De nombreux travaux mentionnent de façon générique la biodiversité, pour
décrire différents niveaux de diversité (le plus souvent diversité spécifique).
Dans les travaux sur les services écosystémiques, il semblerait que
biodiversité soit parfois assimilée à écosystèmes. Ainsi, le MEA met en avant
que la biodiversité augmente la protection contre les inondations mais les
exemples donnés sont basés sur la destruction totale d’écosystèmes comme
une forêt ou une mangrove qui conduirait à une augmentation du risque
d’inondation (Cardinale et al., 2012).
De manière générale dans le cadre du MEA, la biodiversité est assimilée à la
vie sur terre.
Les travaux sur les relations biodiversité – fonctionnement des écosystèmes
(BFE) ou sur les relations biodiversité – services écosystémiques (BSE),
lorsqu’ils définissent explicitement la biodiversité font souvent référence à la
définition de Wilson (Hooper et al., 2005):

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« all hereditarily based variation at all levels of organization, from the
genes within a single local population, to the species composing all or
part of a local community, and finally to the communities themselves
that compose the living parts of the multifarious ecosystems of the
world »
D’autres se réfèrent à la définition donnée par la Convention sur la diversité
biologique (Naeem et al., 2012):
“the variability among living organisms from all sources including, inter
alia, terrestrial, marine and other aquatic ecosystems and the
ecological complexes of which they are part; this includes diversity
within species, between species and of ecosystems”.
D’autres auteurs utilisent une définition plus restrictive de la biodiversité,
dans laquelle la diversité à l’échelle des écosystèmes n’est pas intégrée:
“Biodiversity is the variety of life, including variation among genes, species and
functional traits » (Cardinale et al. 2012, p. 60).
Les premiers travaux sur les relations BFE dans les années 90 (e.g. Tilman
and Downing, 1994) considéraient les effets de la diversité spécifique ou de
la richesse spécifique (le nombre d’espèces) sur les fonctions des
écosystèmes (Diaz and Cabido, 2001; Thompson and Starzomski, 2007) (le
plus souvent la production de biomasse, voir définitions des fonctions ci-
dessous). Ces travaux se sont ensuite étendus à d’autres éléments de la
biodiversité tels que la diversité génétique, la diversité fonctionnelle (voir
définition des groupes fonctionnels ci-dessous) ou la diversité paysagère
(Naeem, 2002; Naeem et al., 2012).
Composition et structure
Cette considération de la diversité en termes de quantité (que ce soit le
nombre d’espèce, de type génétique, d’habitat dans un paysage etc.) a aussi
été complétée dans les études sur les relations BFE par la prise en compte
d’une autre caractéristique de la diversité, i.e. la composition. La
composition, notamment la composition spécifique, réfère à l’identité des
espèces qui composent l’écosystème. Cette caractéristique a été introduite
dans les études BFE pour souligner que le nombre d’espèces n’est pas le seul
facteur à jouer sur les fonctions des écosystèmes ; l’identité de ces espèces
pouvant aussi avoir un effet sur une fonction (Hooper et al. 2005). Par
exemple, la présence d’une espèce à croissance rapide au sein d’un
écosystème aura un effet sur la fonction de production.
La notion de structure des écosystèmes réfère à la fois à la composition, au
nombre d’espèces et au nombre d’individus par espèce (ou gène, habitat
etc.). Cette notion décrit le fait que les écosystèmes ne sont pas constitués
d’un assemblage aléatoire d’espèces mais qu’ils sont structurés autour des
réseaux d’interactions entre espèces au sein des communautés et des
réseaux de cycles biogéochimiques (Naeem et al. 2012).
Dans les travaux visant à définir de nouveaux cadres d’analyse des services
écosystémiques, les notions de composant et structure des écosystèmes sont