Évaluer et cartographier les écosystèmes et les services

EFESE - L’Évaluation française des écosystèmes et des services
écosystémiques : Séminaire du 9 décembre 2014
Évaluer les écosystèmes et les services écosystémiques
Évaluer et cartographier les
écosystèmes et les services
écosystémiques
Les avancées scientifiques
Sandra LAVOREL
Plan de la présentation
∗ Les étapes de l’évaluation biophysique
∗ Caractériser l’état et la dynamique des écosystèmes
et des services écosystémiques
∗ Modèles biophysiques de services écosystémiques
∗ Analyse des bouquets de services écosystémiques
et implications pour la gestion et la décision
∗ Implications pour la gestion de la biodiversité ET
des services écosystémiques
Etats et dynamique des écosystèmes
et des services écosystémiques
∗ État d’un écosystème1: Condition physique, chimique
et biologique d’un écosystème à un moment donné
dans le temps (MAES 2012).
 Sous-tend le potentiel de fourniture de services
écosystémiques par l’écosystème
∗ Dynamique des écosystèmes: transitions, réversibles
ou irréversibles, entre états sous les effets de
processus internes (succession écologique…) ou
externes (climat, gestion…).
1
Source: EFESE, vol. 1. Objectifs, Cadre conceptuel et glossaire analytique
Modèles d’états et transitions pour
caractériser la dynamique des
écosystèmes et des SE
∗ Modèles conceptuels et opérationnels décrivant:
∗ Les différents états d’un écosystème; par ex. états de
conservation ou trajectoires de restauration.
∗ Les processus ou actions, et éventuellement leurs pas de
temps, permettant soit de rester dans un état donné, soit de
passer à un état alternatif.
∗ Les transitions peuvent être réversibles ou non – soit par
évolution naturelle, soit selon une intervention de gestion.
Exemple: Modèle d’états et transitions
des prairies tempérées (Australie)
McIntyre & Lavorel Agriculture, Ecosystems and Environment (2007)
Attribution de niveaux de valeurs des services écosystémiques
selon les états des prairies (1=min 5=max)
Forage & fodder
Production stability
Weather amelioration
C sequestration
1
5
5
5
3
4
4
5
4
2
3
2
5
1
1
1
Enriched
grassland
1
3
3
2
Alleviation of GHG emissions
5
3
2
1
5
Soil conservation
Salinity control
5
5
4
4
2
1
1
1
4
3
Potential for P level decrease
5
4
1
1
2
Control of soil acidification
Water resource
Eucalypt regeneration
Eucalypt health
Native ground layer regeneration
Species diversity
Resistance to noxious tussock
invasion
Resistance to noxious dicot
invasion
Wildflower display
Woodland aesthetics - wet
Stability of aesthetics
Fire hazard – average season
5
5
5
5
4
5
4
3
3
4
5
5
2
2
1
2
1
3
1
1
1
1
1
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4
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5
3
4
3
5
1
5
1
4
1
3
1
1
1
2
Ecosystem service
Reference Native pasture Fertilized pasture Sown pasture
Lavorel et al. Global Change Biology (2014)
Modèle d’états et transitions des bouquets de
services écosystémiques des prairies (Australie)
Lavorel et al. Global Change Biology (2014)
Typologie des modèles de SE selon leur
méthode d’incorporation des effets de la
biodiversité
Représentation des processus fonctionnels
Lavorel et al. 2014, OPERAs FP7 project Deliverable 3.1
Synthèse des potentialités de différentes
approches de modélisation
Type de modèle Proxy-based
Phenomenol.
Absente (land
Basique ou
Représentation cover / use) ou
processus
biodiversité
basique (types
paysage
végétation)
Macroecol.
Trait-based
Process-based
Trait d’effets sur
le
Plant Functional
fonctionnement
Distributions
Types
des
geographiques
(espèces
écosystèmes
des espèces
individuelles,
(distributions
traits)
spatiales des
traits)
ECHELLES
Locale
Paysage
Régionale
Continentale
Globale
TECHNICITE
Lavorel et al. 2014, OPERAs FP7 project Deliverable 3.1
DONNEES
Choix d’une approche de modélisation
∗ Critères:
∗ Echelle:
∗ Les échelles nationales et régionales sont compatibles avec
une large gamme de modèles.
∗ Ressources disponibles:
∗ Compétences / technicité / temps
∗ Données
∗ Avancées importantes et rapides au niveaux européen et français !
∗ Approche par étapes itératives, des modèles les plus
simples aux modèles plus fins des processus (MAES 2014;
Grêt-Regamey & Weibel, Ecosystem Services 2014)
 Enjeu: représentation des effets de la biodiversité, au-delà
d’une simple équation à la couverture des sols ou à la
cartographie des habitats.
Analyse des bouquets
de services écosystémiques
∗ Objectifs pour la décision, la planification et la
gestion:
∗ Identifier les groupes de services écosystémiques
associés de manière répétable dans l’espace (et dans le
temps).
∗ Identifier leurs liens aux paramètres de l’environnement:
couverture des sols, variables climatiques, sols,
gestion…
∗ Caractériser des types de paysages par leurs bouquets
de services.
Profils de services écosystémiques au sein des Alpes françaises
Piémonts et vallées dominés
par l’agriculture
Forêts multifonctionnelles,
prairies et espaces ouverts
Self-organising map
(Kohonen algorithm)
Espaces naturels et forêts des
Alpes du Sud
Zones critiques pour la
protection des pentes
Provisioning services
crop - 1
wood - 3
fodd - 2
hydro - 4
Sommets de haute altitude
Cultural services
recre - 5
tour - 6
hunt - 7
protp - 8
protv - 9
Cluster
Regulating services
eros - 10
rock - 11
wql - 12
wqt - 13
cbiol - 14
poll - 15
csto - 16
CONNECT
 Bouquets de services écosystémiques reflétant les éco-regions
 Reflètent les contraintes écologiques et la gestion des espaces
Crouzat et al. soumis
Relations entre SE, biodiversité et couverture des sols à l’échelle locale
Overlaps between high value clusters
(moving window 3*3 km – P ≥ 0,50)
Qtté eau
Carbone
Zones humides
et aquatiques
Surfaces
artificialisées
BD Plantes
Erosion
Contrôle biol
Cultures
Fourrages
BD vertébrés
Forêts
Espaces
agricoles
Qlté eau
Bois
Prairies
et parcours
Hydro
Récré
Espaces seminaturels ouverts
Espaces ouverts
Pollinisation
Prot pentes
 Profils de services écosystémiques et de biodiversité par types
de couverture des sols
 Construction a posteriori de tables de référence
Crouzat et al. soumis
L’hétérogénéité paysagère est-elle garante de multifonctionnalité ?
Diversité des paysages
et des services
écosystémiques
Diversité des SE
(gamma index)
Forte
Paysages homogènes à
forte multifonctionnalité
 Forêts de montagne
Mosaïques paysagères
favorables à des SE
multiples
 Forêts et prairies
Paysages homogènes à
faible multifonctionnalité
Faible
 Espaces ouverts de haute
altitude et zones agricoles de
plaine
Faible
Mosaïques paysagères
défavorables à des SE
multiples
 Espaces ouverts ou
artificialisés
Forte
Hétérogénéité paysagère
Multifonctionnalité
Mosaïque paysagère
Crouzat et al. soumis
Conserver la biodiversité ET les services écosystémiques ?
∗ Recherche de solutions de
protection pour la
biodiversité et/ou les SE
Algorithme de sélection de
réserves Marxan
∗ Pour l’Europe, la sélection
d’espaces protégés selon
des critères de biodiversité
(vertébrés terrestres)
protègent une diversité de
SE.
∗ Inversement la sélection
pour maximiser les SE est
proportionnellement
moins favorable à la
biodiversité (vertébrés
terrestres).
∗ Identification de zones de
co-bénéfices pour les SE et
la biodiversité, de profils
diversifiés au travers de
l’Europe.
L. Zupan Thèse de Doctorat 2014
Conclusions : frontières de recherche
pour l’évaluation biophysique des
écosystèmes
∗ Continuer de développer des modèles de SE permettant de
représenter les bénéfices de la biodiversité pour les SE.
 Représentation explicite de la dynamique des écosystèmes.
 Modèles transférables pour les évaluations à différentes
échelles.
∗ Décrire et comprendre les bouquets de services
écosystémiques pour guider la décision et la gestion:
∗ Recherche des mécanismes sous-tendant les patrons
observés de biodiversité et de SE.
∗ Boîtes à outils transférables.

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