Biodiversité et qualité écologique, Michel Bacchi, RIVE
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La modélisation écologique des ZHART Le Modèle biologique ZHART Des états initiaux pour caractériser le fonctionnement écologique global des ZHART inventaire sur 4 ZRV et 2 ZH de la flore et la faune : herpétofaune, odonate, avifaune… o Résultats « brut » : nombre d’espèces et Résultats « pondérés » : patrimonialité, niveau de protection… o Comparaison des résultat obtenus pour les sites d’audits 24/05/2016 Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 3I 3 Étude biologique globale La biodiversité des sites est très variable. Ces variations s’expliquent notamment par : • L’âge de la nouvelle ZRV • Les interventions humaines (plantations…) • La diversité des habitats sur le site • Le climat • La salinité • L’isolement de la ZRV et la nature/qualité de la trame Verte et Bleue au voisinage • La qualité physico-chimique des eaux • Les modalités d’entretien • ……. Analyse de la macrofaune benthique Par prélèvements in situ Choix des invertébrés : Bioindicateurs reconnus Colonisent tous types de milieux Facilement échantillonnables (protocoles adaptés) Prélèvements suivant un plan d’échantillonnage adapté Tri et détermination au laboratoire 24/05/2016 Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 5 Analyse de la macrofaune benthique Par substrats artificiels Permet de prélever des milieux avec des habitats très différents ce qui rend possible une meilleure analyse synchronique diachronique 24/05/2016 Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 6 Étude macrobenthos : Résultats Site E Site E Forte diversité dans les milieux naturels Diversité plus faible et variable dans les ZHART étudiées. Site C Étude macrobenthos : Résultats Evolution interannuelle par bassin des variables biologiques Cascade Microphyt e Delta Microphy Cascade te Rejet Rejet Roseliere Site E Juin2013 Delta Roseliere Box plots : Variété taxonomique (SA, 10/06/13) Delta Rejet Bassin Herbier Cascade Box plots : Abondance totale (SA, 10/06/13) Rejet Cascade Delta Cascade Roseliere Microphyt e Microphy te Bassin Herbier Bassin Herbier Roseliere Box plots : Dominance (SA, 10/06/13) Box plots : Equitabilité (SA, 10/06/13) Box plots : Diversité de Shannon (SA, 10/06/13) Bassin Herbier Roseliere Rejet Delta Bassin Herbier Microphyt e Box plots : Diversité de Shannon (SA, 03/10/13) Box plots : Equitabilité (SA, 03/10/13) Delta Bassin Herbier Cascade Site E Octobre 2013 Microphy te Cascade Microphy te Box plot : Dominance (SA, 03/10/13) Bassin Roseliere Delta Herbier Rejet Roseliere Cascade Microphy te Rejet Roseliere 12 Box plots : Variété taxonomique (SA, 03/10/13) Box plots : Abondance totale (SA, 03/10/13) Delta 10 8 1500 Roseliere Bassin Herbier Microphyt e Cascade 1000 Microphyt e Rejet Rejet 6 500 4 2 Roseliere Delta Cascade 0 Bassin Herbier Delta Bassin Herbier Rejet Evolution par bassin des variables biologiques Site A juin 2013 Des filières identiques mais qui présentent des profils biologiques et physico-chimiques très différents Étude macrobenthos : Résultats Evolution par bassin des variables biologiques Box plots : Diversité de Shannon Bassin 1 (SA, 09/06/13) Bassin 2 Box plots : Equitabilité (SA, 09/06/13) Bassin 1 Bassin 3 Box plots : Variété taxonomique (SA, 09/06/13) Bassin 2 Box plots : Dominance (SA, 09/06/13) Site B juin 2013 Site très perturbé avec une dégradation de la qualité biologique et physicochimique d’amont vers l’aval Bassin 2 Box plots : Abondance totale (SA, 09/06/13) Bassin 1 Bassin 2 Bassin 3 Bassin 1 Bassin 3 Bassin 3 Bassin 1 Bassin 3 Bassin 2 Site D juin 2013 Le bassin est est beaucoup plus marqué par une dystrophie Box plots : Diversité de Shannon (PH, 13/06/13) Bassin Ouest Box plots : Equitabilité (PH, 13/06/13) Bassin Ouest Box plots : Dominance (PH, 13/06/13) Bassin Est Bassin Est Basin Est Bassin Ouest Box plots : Variété taxonomique Bassin (PH, 13/06/13) Ouest Box plots : Abondance totale Bassin Est (PH, 13/06/13) Bassin Ouest Bassin Est Le modèle développé par RIVE Il permet de faire une prédiction au cours du temps de l’état écologique des nouvelles ZRV en croisant des données mésologiques et biologiques Le modèle biologique est basé sur un modèle de développement de la végétation conçu conjointement par RIVE et NYMPHEA Deux scénarii ont été testés à titre d’illustration en prenant en compte les paramètres suivants : •Même surface et volume en eau. •Charge polluante en entrée de nouvelle ZRV identique, •Mêmes espèces végétales implantées (Typha, Phragmites, Menthe, Glycérie, Cératophylle, iris), •Même densité de plantation, •Même pourcentage de recouvrement de chaque espèce sur chaque scénario, •Mêmes caractéristiques mésologiques globales (pédologie, hydraulique…) 24/05/2016 11 Le modèle développé par RIVE Modélisation de l’évolution des paramètres biologiques Scénario 1 Calcul sur les scénarii testés: •des surfaces végétalisées •des biomasses aériennes et racinaires Scénario 2 Figure 1. Evolution des surfaces végétalisées des deux scénarii Figure 2. Evolution de la biomasse aérienne pour les deux scénarii 24/05/2016 Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 12 Le modèle développé par RIVE Modélisation de l’évolution des paramètres biologiques Scénario 1 Scénario 2 Figure 1. Evolution interannuelle du score variété des deux scénarii 24/05/2016 Figure 2. Evolution interannuelle du score abondance pour les deux scénarii Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 13 Le modèle développé par RIVE Modélisation de l’évolution des paramètres biologiques Scénario 1 Le modèle biologique permet le calcul de scores qui vont varier au cours du temps et du développement de la végétation. Ces scores sont calculés en fonction du degré d’altération de la qualité physicochimique des eaux. Scénario 2 Figure 1. Evolution interannuelle du score variété des deux scénarii Figure 2. Evolution interannuelle du score abondance pour les deux scénarii 24/05/2016 Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 14 Le modèle développé par RIVE Validation du modèle biologique Site E Site C Site D Site A Scores calculés pour les nouvelles ZRV en considérant une charge polluante équivalente en tous points de la nouvelle ZRV •Le modèle rend compte de la variété taxonomique réelle observée sur les sites : faible décalage entre variété calculée et la variété totale observée (PH+SA). Les SA apportent plus d’informations que les prélèvements in situ •Score variété/m2 des nouvelles ZRV le plus élevé obtenu sur le site E alors que le plus faible est observé sur le site C. (faibles % de recouvrement des espèces végétales et mauvaise qualité des eaux en entrée de nouvelle ZRV) •Les sites D et A ne présentent pas non plus un potentiel très fort (couvertures végétales monospécifiques et conditions physico-chimiques plus défavorables sur ces sites.) •SC1 et SC2 ont un score/m2 inférieur au site E (5 espèces végétales dans ces scénarii …nombre d’espèces sur E de 11). •Cela démontre sans ambigüité qu’un fort potentiel écologique ne peut être obtenu sur ces milieux sans le maintien à long terme d’une forte variété végétale. 24/05/2016 Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 15 Le modèle développé par RIVE Validation du modèle biologique Site E Site C Site D Site A Scores calculés pour les nouvelles ZRV en considérant une charge polluante équivalente en tous points de la nouvelle ZRV • Pour ce qui est de l’abondance on note pour l’ensemble des nouvelle ZRV une bonne estimation de l’abondance moyenne observée puisque le delta attendu/observé est en général de 200 individus (par unité d’échantillonnage) pour toutes les nouvelle ZRV. • Le score Abondance le plus élevé est observé sur les sites D et E alors qu’il reste faible sur les sites C et A qui présentent toutes deux des faibles taux de recouvrement de la végétation rivulaire. • Les scores des deux scénarii sont intermédiaires et plus faibles que sur les sites E et D à cause du plus faible nombre d’espèces végétales utilisées pour faire ces scénarii. 24/05/2016 Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 16 Un monitoring spécifique permet de valider les trajectoires écologiques prévues par le modèle Scénario retenu (Scénario 2) Evolution après travaux Le suivi de la trajectoire écologique de la ZHART permet une programmation optimale de l’entretien et de la gestion 24/05/2016 Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 17 Conclusion sur le modèle biologique En l’état actuel les méthodes mises en œuvre et le modèle développé permettent : • De caractériser l’état écologique des nouvelles ZRV avec des techniques adaptées, • De dresser une cartographie évolutive de différentes espèces végétales au cours du temps (RIVE/NYMPHEA), • De mettre en relation cette évolution végétale potentielle avec des variables décrivant les peuplements faunistiques ce qui permet de caractériser l’évolution diachronique des peuplements macrobenthiques sur nouvelles ZRV (RIVE/NYMPHEA) • Après utilisation des données issues des mésocosmes NYMPHEA ce modèle peut aussi permettre d’estimer le potentiel de rétention des micropolluants par les plantes. • Ce modèle permet de garantir que les scénarii envisagés permettront de sélectionner le scénario présentant à priori les plus fortes potentialités hydrobiologiques. • Il permet grâce à la mise en place d’un monitoring spécifique de suivre l’évolution des milieux et d’anticiper les nécessaires opérations de gestion. Compte tenu des fortes évolutions mésologiques observées sur les sites pilotes, ce monitoring apparait comme essentiel pour garantir le maintien des capacités tant épuratoires qu’écologiques sur ces milieux. 24/05/2016 Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 18 Conclusion sur le modèle biologique Le travail réalisé dans le cadre du projet ZHART a permis: 1. De développer un modèle biologique qui permet une optimisation biologique des nouvelles ZRV dès la phase conception 2. De mettre au point des méthodes de biomonitoring adaptées notamment par substrats artificiels. 3. De proposer un monitoring spécifique qui permet une gestion optimisée des ZRV. 4. De mieux compendre les processus qui régissent la biodiversité globale sur ces ZRV en considérant notamment la qualité de la trame verte et bleue en périphérie du projet 24/05/2016 Colloque de restitution du PROJET nouvelle ZRV 19 Merci de votre attention Coordination Scientifique M. Bacchi Ont participé à ce travail •Aurélie COUSSEMENT •Audrey BENEDETTI •Julien CHARRAIS •Lise ZARADSKI •Quentin BOITARD
