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L’infrastructure écologique, une méthode pour conserver la nature – résumé de mon doctorat, partie 1

Ecouter ce texte avec la vidéo ci-dessous illustrée de quelques images pour faciliter la compréhension :

L’infrastructure écologique, ou infrastructure verte, est un concept relativement récent qui propose d’intégrer de nombreux aspects dans l’identification des zones les plus intéressantes à protéger pour conserver une nature diversifiée, connectée (au sens écologique hein) et fonctionnelle. Ce terme est davantage employé dans les milieux urbains où les espaces naturels de qualité sont assez rares et où les usages du sol entrent parfois en conflit. Nous allons voir dans cet article les définitions associées au concept d’infrastructure écologique et les méthodes les plus intéressantes pour l’identifier et conserver efficacement la nature.

Cet article est la première partie d’une série visant à expliquer et vulgariser ma thèse de doctorat que j’ai préparée aux Conservatoire et Jardin botaniques de la ville de Genève avec l’Université de la même ville, et que j’ai soutenue en Juillet 2022. L’entièreté de ma thèse (en anglais) est disponible gratuitement ici : https://archive-ouverte.unige.ch/unige:164478?fbclid=IwAR1tGQFsv27j66PlgjMkpQ_naeYOqTA-7WLX8uxpsUgjGUH8BB7bM-1iJBM.

Pour ce premier article je vais me baser sur les parties introductives de ma thèse ainsi que sur un article (Honeck, Sanguet et al, 2020) qui a été publié et qui est disponible ici : https://link.springer.com/article/10.1007/s42452-020-03575-4. Vous pouvez le consulter pour avoir accès aux sources de ce travail et vous pouvez aussi me contacter pour plus d’informations. Cet article sera complété par une vidéo où je présenterai les grandes lignes du sujet.

Contact : phagophytos@gmail.com

*Les prairies extensives de moyenne et haute altitude sont des habitats très diversifiés*

La biodiversité est en danger

Je sais que je répète cette phrase quasiment à tous les articles de ce site, mais la biodiversité va mal. Pour rappel, la biodiversité ne se résume pas seulement à l’ensemble des espèces de la planète, mais représente aussi la variabilité de leurs gènes & populations ainsi que les différents habitats et écosystèmes qui les hébergent, leurs intéractions et fonctions. Tous ces aspects traversent actuellement une crise et déclinent rapidement. Sans vouloir vous assommer avec des chiffres, il est important de se rappeler que :

4 vertébrés sur 10 ont déjà disparu depuis les années 70, ce qui signifie que là où vous pouviez observer 100 animaux il y a une cinquantaine d’année, il n’y en a aujourd’hui plus que 60.
Il y a deux fois moins d’insectes aujourd’hui qu’il y a quelques décennies, et cela se voit par exemple dans la baisse drastique de la quantité d’insectes écrasés sur les parebrises de voiture après un long trajet.
La richesse en espèce indigène a en moyenne baissé de 14%, les espèces disparaissent, migrent ou sont remplacées par des espèces exotiques.
Une espèce sur sept est menacée d’extinction, ce qui correspond à environ 1 million d’espèces décrites.
Les espèces semblent s’éteindre à un rythme 100 à 10’000 fois supérieur que le rythme « normal » et ce taux est comparable à celui mesuré au moment de la disparition des dinosaures : en d’autres mots, la météorite, c’est nous.
Environ une espèce de cactus sur trois est menacée d’extinction dans la nature, presque une orchidée sur deux, et une plante carnivore sur quatre, on en parlait déjà dans cet article.

Pourquoi la biodiversité disparaît ? À cause de nos activités et de notre mode de vie. Plus précisément, les changements d’utilisation des sols (déforestation, urbanisation, agriculture intensive), l’exploitation intensive des ressources (surpêche, braconnage), le changement climatique (qui est une cause de déclin chaque année plus importante), toutes les formes de pollution (pesticides, plastiques etc.) et enfin les espèces exotiques envahissantes qui remplacent les espèces locales, sont les principales causes du déclin de la biodiversité. Il est important de noter que ces causes ont augmenté drastiquement ces dernières décennies avec la croissance de notre production et de notre consommation (PIB), de la population mondiale, des échanges et du commerce international, ou encore des innovations technologiques. Par conséquent, le mode de vie dominant à l’échelle mondiale est la cause directe du déclin de la biodiversité et rien n’indique actuellement que nous changerons de direction dans les prochaines années.

Gladiolus palustris est une espèce rare et en large déclin à cause de la perte de qualité et de la destruction de son habitat naturel : les zones humides

Pourquoi protéger la biodiversité ?

Il y a déjà eu des extinctions de masse dans l’histoire de la vie de la Terre, alors finalement, à quoi bon s’embêter à protéger la biodiversité aujourd’hui si nous pensons qu’elle pourra retrouver un niveau correct dans le futur ? On entend beaucoup ce type de raisonnement et il y a plusieurs choses à considérer.

Toutes les extinctions passées, ou presque, sont exogènes, c’est-à-dire qu’elles ont eu lieu à cause d’éléments qui ne dépendaient pas des organismes qui vivaient alors sur la planète (volcanisme, météorites etc.). Dans notre situation, nous avons un cas d’extermination bien connue de ce qui nous entoure, ce qui est assez inédit et bien différent d’une situation « incontrôlable ».
Nous affectons notre environnement sur le long terme via le CO2 que nous rejetons dans l’atmosphère et ses conséquences, ou encore via la pollution des sols (plastique, pesticide et autres joyeusetés). Rien ne nous indique, pour l’instant, que ces perturbations vont s’arrêter. On est donc loin d’un évènement ponctuel du type tombé de météorite (même si ce sont ses conséquences qui sont en fait les causes principales des extinctions passées). Cet « empoisonnement » répété des milieux naturels avec des molécules anthropiques est là encore bien différent de ce que l’on pourrait observer naturellement.
L’évolution est longue, très longue et il faudra des millions, des dizaines de millions d’années après la fin de nos perturbations pour que la biodiversité commence à ré-augmenter et que de nouvelles espèces ne remplacent les anciennes, disparues. Souhaitons nous réellement vivre dans un monde sans insecte, sans fleur, sans oiseau et sans mammifère sous prétexte que la biodiversité rebondira dans des temps infiniment grand dont personne ne peut décemment imaginer l’étendu ? Souhaitons-nous réellement nous octroyer le droit de vie et de mort sur des milliards d’individus jusqu’à la disparition complète d’espèces qui existaient depuis des millions d’années et qui avaient un rôle dans l’équilibre naturel des écosystèmes ? Ce sont ce genre de questions morales et éthiques qu’il faut se poser.

Il faut savoir qu’une biodiversité élevée a aussi de nombreux avantages pour notre propre survie et nous dépendons directement du reste du vivant à bien des égards. Tout d’abord, le fonctionnement des écosystèmes est directement lié aux espèces qui les composent. Si vous en enlevez une, c’est toute une cascade d’intéractions qui peut disparaître ou être chamboulée et avec elle la capacité des habitats à stocker efficacement les ressources (CO2 par exemple), décomposer des nutriments, produire de la biomasse (donc grandir et se reproduire) etc. On voit déjà les résultats de fonctions disparues des écosystèmes, comme par exemple la prédation des herbivores par les grands carnivores (type loup, renard, lynx, ours) et les dégâts occasionnés par l’abondance d’herbivores qui ne sont plus mangés, notamment sur les milieux agricoles (je pense notamment aux sangliers), mais aussi dans les forêts où l’abondance des herbivores empêchent parfois les plantules de pousser et donc la régénération de la forêt. Ces fonctions écosystémiques sont la base d’un concept qui permet de lier le fonctionnement des écosystèmes et nos sociétés : les services écosystémiques, que l’on appelle maintenant les « contributions de la nature ». Nous avions déjà abordé les services écosystémiques et leur rôle dans la protection de la nature ici. En résumé, ils regroupent tous les services mis à disposition gratuitement par la nature pour assurer le bon fonctionnement de nos sociétés, de notre économie ainsi que notre bien-être. Par exemple : la pollinisation des fruits et légumes que nous mangeons, le stockage du CO2 atmosphérique ou encore le maintien des sols par les forêts, la dégradation et l’assimilation des nutriments, la production de ressources comme du bois, mais aussi la beauté des paysages et la spiritualité.

Protéger de larges zones encore naturelles et peu impactées par les activités humaines permet aussi de se prévenir contre la propagation de zoonoses, maladies animales qui se transmettent à l’homme lorsque l’on empiète un peu trop sur le territoire d’autres espèces, ce qui est toujours la cause la plus probable de l’épidémie de COVID19. En effet, 70% des maladies émergentes et quasiment toutes les pandémies connues dans l’histoire de l’humanité sont issues de zoonoses. Enfin, et pour terminer ce chapitre, il est intéressant de renaturaliser des zones perturbées dans les milieux urbains afin de profiter des services écosystémiques rendus par ces zones et pour aider à supporter le changement climatique en ville (nature-based solutions) mais aussi car la proximité d’aires naturelles augmentent le sentiment de bien-être des habitants. Les zones naturelles sont aussi meilleures que les zones anthropisées pour capturer le CO2 atmosphérique et lutter contre le réchauffement du climat.

*Les intéractions entre espèces font parties du bon fonctionnement des écosystèmes. Ici une plante en forme de coussin (*Frankenia triandra) permet l’installation d’un petit arbuste dans un environnement difficile. Ce phénomène, appelé « la facilitation » augmente la biodiversité, mais la disparition de l’espèce en coussin pourrait entraîner la disparition de la seconde.

Comment protéger la biodiversité ?

La conservation de la nature a beaucoup évolué ces dernières décennies au grés des découvertes scientifiques, des expérimentations et des changements de perception de ce qui nous entoure. Pour faire simple, nous sommes passés d’une logique où la nature doit être mise à l’écart de l’humain et de ses activités nocives, à une vision de cohabitation heureuse qui bénéficierait à la fois à nos sociétés et aux espèces sauvages, sans pour autant voir la protection de la nature comme quelque chose de purement utilitariste. On considère donc aujourd’hui les intéractions entre la nature et les humains, et il est tout à fait pertinent de conserver les modes de vie traditionnels qui n’ont que peu d’impacts délétères.

Il existe aujourd’hui plusieurs efforts mis en place à l’échelle internationale pour protéger les espaces naturels. Par exemple les Aichi targets représentent des objectifs simples qui permettent d’aider la biodiversité s’ils sont correctement suivis, ce qui n’a malheureusement pas été le cas puisque tous les objectifs que nous nous sommes fixés pour 2020 ont largement échoué. Dans la même veine, il existe les SDGs ou Sustainable Development Goals, qui sont parfois difficiles à mesurer correctement et à appliquer. Il existe beaucoup d’aires protégées et près de 17% de la surface terrestre et 8% de la surface maritime sont sous une forme de protection. Attention toutefois, ce n’est pas parce qu’une zone est considérée comme « protégée » qu’il faut s’imaginer un sanctuaire naturel impénétrable. La plupart du temps, les activités humaines sont largement acceptées et ces territoires sont surtout utilisés pour gonfler les chiffres et verdir son image. À titre d’exemple, de la déforestation a été observée dans des zones normalement « protégées », et je ne parle même pas de la pêche dans les océans. Néanmoins, dans les zones réellement protégées, de nombreux exemples montrent un regain plutôt rapide de la biodiversité, ce qui est l’élément le plus encourageant que vous verrez dans cette série d’article. Histoire de nuancer ce bref regain d’espoir, le plus efficace semble toutefois d’abaisser notre niveau de pression sur l’environnement dans les zones qui ne sont, justement, pas protégées, car c’est ici que les causes principales du déclin de la biodiversité ont lieu. En effet, malgré l’augmentation des aires de conservation, le déclin de la biodiversité continue. L’implantation d’aires protégées n’est donc pas suffisant et elles ne représentent pas l’unique solution à notre disposition. De plus, il existe de nombreuses limites à cette méthode : les zones protégées doivent être connectées, il faut prendre en considération les habitants du territoire et leur mode de vie, il faut une surveillance assez importante des pratiques et donc pas mal d’argent etc.

À l’échelle de l’espèce, les statuts de menace de l’UICN permettent de suivre un protocole donné afin d’évaluer la qualité des populations pour déterminer leur évolution passée et future. Nous en avions déjà parlé dans cette article. Ces statuts de menace ne protègent pas directement les espèces, mais ils peuvent permettre aux autorités de prendre des décisions pour conserver les milieux naturels dans lesquels elles se développent. Ces statuts se déclinent généralement à plusieurs échelles : internationale, nationale et régionale. Le CITES (Convention on International Trade of Endangered Species) pose les bases légales de la régulation du commerce et du ramassage/braconnage des espèces en danger d’extinction. Même si la protection des espèces permet généralement la conservation de tout un milieu, la protection directe d’un écosystème est la technique la plus efficace puisqu’elle permet de protéger tous les niveaux de biodiversité ainsi que les espèces inconnues, invisibles, ou moins « sexy ». En revanche, la protection de larges espaces naturels n’a que peu d’intérêt s’ils ne sont pas connectés car les espèces, et en particulier les animaux, ont besoin de bouger pour se nourrir, se reproduire ou migrer. Pour cela, le réseau Natura2000 vise à créer un ensemble d’aires de « conservation » reliées entre-elles. Il existe encore d’autres mécanismes de conservation, mais le problème principal est que chaque zone protégée possède sa propre législation et il est très, très compliqué de s’y retrouver. Vous ne le savez probablement pas, mais il existe sûrement des zones dites « de conservation » proches de chez vous mais dont la législation est légère et n’interdit virtuellement rien. Leur efficacité dans la conservation de la nature est donc discutable.

*Les plantes alpines charismatiques comme cette Edelweiss (*Leontopodium nivale) sont doublement vulnérables : tout d’abord à cause de la cueillette des promeneurs, mais aussi à cause du réchauffement climatique qui induit une réduction de leurs habitats.

L’infrastructure écologique, concept et définitions

Après cette introduction un peu longue mais nécessaire, entrons dans le vif du sujet. L’Infrastructure Ecologique (IE) est définie comme étant un réseau d’aires (semi-)naturelles offrant une protection optimale de la nature. Elle est traditionnellement composée de zones dites « centrales » ou « nodales » qui concentrent la biodiversité et les services écosystémiques (parcs naturels, réserves, zones protégées etc.) et des liens permettant la connectivité structurelle et fonctionnelle entre ces zones nodales. Cela signifie que les habitats naturels doivent être « physiquement » reliés par des corridors (connectivité structurelle) et que les animaux doivent pouvoir les utiliser (connectivité fonctionnelle). C’est un outil particulièrement utilisé dans la planification territoriale puisque l’idée fondamentale derrière ce concept est de donner une valeur d’intérêt écologique derrière chaque élément du paysage : un parking de supermarché aura une valeur faible alors que les berges d’un cours d’eau auront une valeur élevée. Cela permet, entre-autre, de considérer la nature dans les projets d’aménagement du territoire et, théoriquement, cela permet d’éviter de détruire les zones les plus intéressantes, ou au moins d’avoir une idée précise de ce qui est perdu.

Le terme « d’infrastructure écologique » est aujourd’hui largement employé, surtout en milieux urbains mais aussi à l’échelle européenne puisque l’union européenne propose à ses pays membres de l’identifier sur leur territoire. Plus précisément, il est demandé de consacrer 17% de son territoire à la conservation stricte de la nature en identifiant son IE afin de suivre les recommandations d’Aichi, ainsi que 13% supplémentaire avec une protection plus légère afin de porter la surface totale à 30% comme proposé lors de la COP15 sur la biodiversité de Décembre 2022. Le but est alors d’avoir environ un tiers de la surface d’un territoire dédié à la biodiversité. Le problème étant qu’il y a à peu près autant de définitions différentes qu’il y a d’infrastructure écologique… Ainsi, en contexte urbain, l’IE est souvent perçue comme une méthode de « verdissement » des villes, par exemple en promouvant les toitures végétalisées ou en identifiant l’accès aux espaces verts. Même si cela est tout à fait louable, on s’éloigne de la définition initiale du concept qui vise à conserver au mieux la nature en prenant en compte la biodiversité, les services écosystémiques ainsi que la connectivité. De plus, la méthode utilisée pour identifier les zones les plus intéressantes à conserver va fortement impacter la qualité du réseau et la sélection finale. Par exemple, prétendre identifier l’IE d’un territoire simplement en cartographiant les forêts et en justifiant cela comme étant la protection des services écosystémiques de stockage du CO2 n’est pas suffisant car la faune, la flore ou la connectivité des habitats ne sont pas pris en compte.

Avec mon équipe du Conservatoire et Jardin Botaniques de la ville de Genève et des collègues de l’Université de la même ville, nous partons du principe que pour conserver au mieux la nature, il faut considérer 3 éléments principaux que nous appelons « piliers » : la distribution de la biodiversité (faune, flore, habitats), les services écosystémiques (ceux qui ne sont pas contraire à la conservation de la nature), ainsi que la connectivité structurelle et fonctionnelle. À la fin du processus, on peut utiliser des logiciels dits de « priorisation » afin de trouver le meilleur compromis entre les données des 3 piliers et ainsi identifier les zones à intégrer à l’infrastructure écologique.

Pour montrer ce problème et ce manque d’unification dans les termes et les méthodes utilisés, nous avons fait une recherche des articles scientifiques mentionnant les termes « d’infrastructure écologique », « biodiversité », « connectivité » et « services écosystémiques » en 2020. Sur les 67 articles que nous avons trouvé, après avoir éliminé ceux qui parlent de verdissement urbains, seulement 7 mentionnaient explicitement une méthode pour étudier les 3 piliers, les autres se contentaient d’explorer seulement l’un d’entre-eux pour identifier leur infrastructure écologique. Nous avons donc décidé de résumer et lister les méthodes intéressantes pour étudier ces différents piliers.

Exemple d’infrastructure écologique schématique avec des zones d’importance majeure pour la conservation en vert foncé (17% du territoire) et des zones en vert clair permettant de les connecter ou de faire une zone tampon (13%).

Déterminer l’infrastructure écologique d’un territoire

Le premier pilier à étudier possède un nom un peu trompeur puisqu’il ne s’agit pas exactement de la « biodiversité » mais plutôt de la distribution des animaux et des plantes ainsi que des habitats. La vraie « biodiversité » est celle que l’on souhaite conserver avec l’infrastructure écologique finale puisqu’elle comprend d’autres aspects, notamment les interactions entre espèces ainsi que les fonctions des écosystèmes. L’idée est alors de modéliser la distribution des espèces en se basant sur des observations in-situ et sur tout un tas de variables environnementales comme la température, les précipitations, le type de sol etc. Avec ces informations, on peut donner une valeur d’habitabilité au territoire pour chacune des espèces et donc identifier les zones les plus intéressantes, par exemple, pour protéger un grand nombre d’espèces dans un minimum d’espace (hotspot de biodiversité) ou bien pour conserver spécifiquement les milieux intéressants pour les espèces rares/importantes. Je ne m’étale pas plus sur cet aspect car ce sera l’objet de la seconde partie de cette série d’articles, j’ai en effet passé une bonne partie de ma thèse à créer ce genre de modèles. Ce pilier permet donc de cartographier et d’identifier les milieux intéressants pour la survie des animaux et des plantes.

Le second pilier concerne les services écosystémiques. Il existe plusieurs manières, plus ou moins compliquées, pour modéliser leurs distributions et je ne m’attarderai pas sur les détails. En revanche, il faut avoir en tête que pour cartographier ces services, il est impératif d’avoir une donnée de base : la distribution des habitats. En effet, à chaque habitat sera associées des valeurs différentes pour le stockage du carbone, la survie des insectes pollinisateurs, la protection contre l’érosion etc. Par conséquent, avant de vouloir identifier son IE, il faut d’abord créer ce genre de données, ce qui n’est pas tout à fait évident lorsque l’on part de zéro. Un autre élément important à avoir en tête, les zones intéressantes pour la conservation des services écosystémiques dépendent… des services écosystémiques que l’on souhaite conserver, et la réflexion est loin d’être anodine. En effet, certains services écosystémiques, notamment de production de ressources, ont un effet très délétère sur la nature et donc leur conservation va avoir un effet contraire à ce que l’on souhaite. Pensez par exemple à l’agriculture intensive ou la production de bois, promouvoir ces services reviendrait à raser les forêts pour en récupérer le bois, et transformer le reste en zones agricoles, pour caricaturer. De plus, il est préférable de choisir un large panel de services écosystémiques pour éviter la sur-représentation de certains milieux. En effet, si vous ne vous basez que sur le stockage du carbone, vous n’allez favoriser que les forêts, si vous ne choisissez que la pollinisation, vous allez favoriser les prairies extensives etc. Enfin, les services écosystémiques sont plutôt difficiles à modéliser et nécessitent souvent beaucoup d’informations et de connaissances biologiques de terrain. Il est donc fondamental de s’entourer d’experts du domaine avant de se lancer.

Le troisième et dernier pilier concerne les connectivités structurelle et fonctionnelle du paysage. La connectivité structurelle correspond aux connexions physiques entre les habitats naturels et s’insère plus largement dans l’étude de la structure du paysage. Elle permet notamment d’identifier la fragmentation des milieux naturels ou encore la présence de zones nodales, c’est à dire de patchs d’habitat suffisamment larges pour s’émanciper des effets de bordure. En effet, les bords des habitats, comme les lisières des forêts, sont influencés par l’habitat voisin, et cela est d’autant plus marqué lorsque le milieux est urbain ou anthropique (cultures intensives par exemple) puisque les nuisances sonores, lumineuses ou olfactives sont particulièrement fortes. Ainsi, certains animaux ne vivront que dans ces zones nodales, loin de toutes perturbations. À l’inverse, certaines espèces de plantes vivent à l’intersection de deux habitats et ces lieux de transition peuvent aussi être intéressants à conserver. La connectivité fonctionnelle correspond à l’utilisation du paysage par les animaux et donc, leur capacité à se rendre d’un habitat à l’autre sans barrière écologique. Cette connectivité peut être extrêmement différente selon l’organisme et alors qu’une autoroute peut empêcher la circulation de mammifères ou d’amphibiens, elle n’a que peu d’effet sur le passage des oiseaux. La solution optimale pour l’étudier est donc de vérifier l’utilisation réelle du paysage par les animaux, par exemple en les marquant avec des colliers ou des puces GPS. Des modèles informatiques existent aussi mais sont moins performants. Ce dernier pilier a une importance majeure puisque la connectivité globale d’un territoire permet in fine la circulation des gènes entre les populations d’une même espèce, mais aussi la migration des animaux et des plantes pour suivre le climat qui leur est favorable dans un contexte de changement climatique.

Une fois les 3 piliers analysés et identifiés, il faut alors les regrouper et déterminer quelles zones intégrer à l’IE. Pour cela, nous préconisons l’utilisation de logiciel de priorisation qui permettent de trouver le meilleur compromis entre toutes les données en entrée. Ce type d’algorithme va attribuer une note à tous les pixels pour chacune des données utilisées et va ensuite sélectionner les meilleurs d’entre-eux tour à tour avec l’objectif de garder les zones importantes pour toutes les cartes. Un avantage de cette approche est sa flexibilité puisqu’il est possible de modifier le poids alloué à chacun des piliers ou bien de forcer le logiciel à considérer ou non certaines zones de l’étude, par exemple pour exclure les centres urbains ou forcer l’intégration des aires protégées. Ainsi, si l’on décide que la protection de des zones riches en espèces est plus importante que certains services écosystémiques, il est tout à fait possible de l’inclure dans l’analyse.

*L’identification claire des 3 piliers est la première étape vers la cartographie de l’infrastructure écologique.*

Conclusions

La méthode développée ici est un peu compliquée mais la prise en compte d’un maximum d’aspects de conservation de la nature permet de s’assurer que l’infrastructure écologique identifiée soit efficace et pertinente. Si l’on décide des zones à protéger en considérant peu de paramètres, ou uniquement ceux qui nous arrangent, on risque de passer à côté d’éléments importants et donc de perdre en efficacité, voire de complètement se méprendre sur les éléments à conserver. En revanche, faire un travail complet et exhaustif induit déjà d’avoir les connaissances, les capacités techniques et financières ainsi que les infrastructures pour permettre ce travail qui demandent l’utilisation de plusieurs logiciels pas tout à fait intuitifs à utiliser et pas toujours gratuits, du codage, ainsi que des analyses lourdes prenant parfois plusieurs jours à se réaliser. De plus, les données de base avec lesquelles sont construits les résultats intermédiaires sont souvent inexistantes dans la plupart des territoires. Un travail préliminaire est donc de lister et de créer toutes les données nécessaires.

Alors que de ne considérer que quelques éléments pour identifier son réseau de protection de la nature n’est clairement pas pertinent, cela ne veut pas dire qu’il est souhaitable de considérer un nombre infini de données. En effet, il y a compromis à trouver entre une méthodologie trop simpliste, peu représentative de la biodiversité et peu pertinente pour sa protection, et une méthodologie trop complexe, difficile à réaliser, à justifier, à expliquer, et trop gourmande en ressources. L’idéal est donc de représenter un peu tous les aspects liés aux 3 piliers sans pour autant intégrer des éléments trop redondants. Cette réflexion dépend évidemment du contexte et du pilier car il est sûrement plus intéressant de modéliser la distribution d’un maximum d’espèces afin d’avoir une idée de la distribution des « hotspots », mais pas forcément la connectivité d’animaux très similaires qui utiliseront les mêmes corridors. Comme tout concept lié à la conservation, l’infrastructure écologique est aussi politique et il est donc nécessaire de pouvoir expliquer clairement la démarche aux instances qui ont le pouvoir décisionnel. Il est donc important de trouver le juste compromis entre complexité de la méthodologie et faisabilité.

Ce travail serait impossible sans un suivi rigoureux de la biodiversité, une cartographie précise des milieux naturels ainsi qu’une connaissance aguerrie de son territoire. Le partage des données, des méthodes et des connaissances doit être davantage mis en avant et sortir des sphères purement scientifiques. En effet, la mise en place concrète d’une infrastructure écologique n’est pas qu’un exercice scientifique, il nécessite aussi et surtout la participation et le soutien des naturalistes de terrain qui ont les connaissances nécessaires pour vérifier la pertinence des résultats, ainsi que celle des sphères politique et décisionnelle sans lesquelles les financements n’existeraient pas et les applications seraient légalement impossibles.

Références

Honeck, E., Sanguet, A., Schlaepfer, M. A., Wyler, N., & Lehmann, A. (2020). Methods for identifying green infrastructure. SN Applied Sciences, 2, 1-25. https://doi.org/10.1007/s42452-020-03575-4

Sanguet, A., Price, M., Lehmann, A. & Wyler, N. (2022b). Distribution of plant diversity used for identifying the green infrastructure in Grand Genève in the context of global changes. PhD Thesis. 10.13097/archive-ouverte/unige:164478

Quel climat en France en 2100 ??

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Après l’été caniculaire et sec que nous venons de traverser, les français commencent à prendre conscience des dégâts que peut engendrer le changement climatique. Un article scientifique paru récemment, et qui a largement été relayé par la presse, a étudié plus en détails le climat de la France en 2100. Il est par exemple écrit que dans un scénario intermédiaire la température pourrait augmenter de 3.8°C d’ici à la fin du siècle voire presque 7°C dans un scénario à fortes émissions de gaz à effet de serre. On entend beaucoup parler de « scénarios » et de « réchauffement » sans vraiment comprendre ou visualiser l’ampleur du changement climatique qui nous attend. En me basant sur des modélisations avec lesquelles j’ai travaillé durant ma thèse de doctorat, j’ai moi aussi regardé à quoi ressemblera le climat en France métropolitaine en 2100. Dans cet article en trois parties, je vous présente tout d’abord un état des lieux du réchauffement climatique en cours, puis la définition des différents scénarios du GIEC et, enfin, plusieurs cartes afin de mieux réaliser les climats possibles en France métropolitaine d’ici à la fin du siècle.

Cet article m’a demandé beaucoup de travail, j’ai notamment dû créer un code avec le logiciel de programmation R pour télécharger les données climatiques, les mettre en forme puis en faire des cartes lisibles ainsi que des figures parlantes. Toutes les données utilisées sont mentionnées, elles sont toutes gratuites et en accès libre. Je vous partage volontiers mon code pour vous permettre aussi de les télécharger si vous le souhaitez, n’hésitez pas à m’écrire ici : phagophytos@gmail.com.

Réchauffement climatique, on en est où ?

Lorsque l’on parle de changement climatique et de degrés supplémentaires, on parle généralement d’un écart à une moyenne définie pour un lieu déterminé. Par exemple, au niveau global, c’est à dire en comptant les océans et les terres émergées de l’entièreté de la planète, le réchauffement climatique se situe aujourd’hui autour de +0.90°C au-dessus de la moyenne des températures établie durant le 20e siècle (1901-2000, Figure 1). Cette température moyenne globale (terres + océans) est celle dont on parle dans les scénarios de réchauffement climatique que l’on voit dans les médias, rapports du GIEC ou encore dans la promesse de limiter le réchauffement à +2°C d’ici à la fin du siècle, promesse qui paraît impossible à tenir. Cette température est davantage un outil scientifique pour suivre le changement du climat qu’une manière de le représenter puisque cette valeur ne prend pas en compte les variations locales. En effet, les terres émergées, où vit l’ensemble de l’humanité, se réchauffent plus vite que les océans, et comme la terre est majoritairement composée d’océans, cette moyenne a tendance à minimiser le réchauffement que nous allons réellement vivre. Cela est tout à fait visible dans cette page où l’on voit que la température de l’océan pour l’année 2022 est, pour le moment (Septembre 2022), autour de +0.69°C alors qu’elle est de +1.33°C pour les terres émergées. De plus, il existe de fortes disparités entre les régions du globe, comme vous pouvez le constater dans la figure 2.

Figure 1 – Ecart à la moyenne des températures à l’échelle mondiale. Source : NOAA National Centers for Environmental Information, State of the Climate: Monthly Global Climate Report for September 2022, published online October 2022, retrieved on October 21, 2022 from https://www.ncei.noaa.gov/access/monitoring/monthly-report/global/202209

Figure 2 – Disparité de l’écart à la moyenne des températures à l’échelle mondiale. On remarque que de grandes zones dans l’océan Pacifique ont des températures très fraiches à cause du phénomène « La Niña », alors que d’autres, en Europe notamment, battent leur record de chaleur. Source : NOAA National Centers for Environmental Information, State of the Climate: Monthly Global Climate Report for September 2022, published online October 2022, retrieved on October 21, 2022 from https://www.ncei.noaa.gov/access/monitoring/monthly-report/global/202209

Comme les terres se réchauffent plus vite que les océans, l’hémisphère Nord, composé d’une proportion élevée de continents, se réchauffe plus vite que l’hémisphère Sud. Si l’on se concentre maintenant sur l’Europe, l’année 2022 est, pour le moment, la 3e plus chaude enregistrée avec +1.84°C d’écart avec la moyenne du 20e siècle, et c’était avant de prendre en compte les vagues de chaleur d’Octobre qui pourraient bien lui faire monter quelques places sur le podium. Dans la même veine, cet été a été le plus chaud jamais enregistré en Europe avec +2.40°C d’écart, ce qui est franchement beaucoup. L’Europe et l’Asie sont les deux continents qui se réchauffent le plus vite à l’échelle mondiale et même si les catastrophes naturelles favorisées par le changement climatique ne seront pas aussi fortes chez nous que dans d’autres régions du monde, c’est en Europe que le réchauffement sera le plus marqué.

Si l’on se concentre maintenant sur la France, l’année 2022 est la plus chaude au moment où j’écris ces lignes en Octobre 2022, qui a d’ailleurs explosé le record du mois d’Octobre le plus chaud en France avec un écart à la moyenne de +3.5°C, battant l’ancien record de près d’un degrés, ce qui est énorme (Figure 3). En effet, quasiment l’intégralité de l’année a vu des températures bien au-dessus des normales de saison comme le montre la Figure 4. Mais l’année 2022 a aussi été la plus sèche depuis le début des mesures, et de loin, avec un cumul de précipitations d’environ 475mm suivie de 1976 et 2011 avec 509mm. L’été 2022 a été le 2e plus chaud en France avec un écart de +2.3°C par rapport à la moyenne 1991-2020, moyenne qui est déjà supérieure à celle du 20e siècle utilisée jusqu’à maintenant dans l’article, mais dont je ne trouve pas d’équivalent fiable au niveau du territoire français. Ce que je veux faire comprendre ici, c’est qu’au niveau du territoire français métropolitain, les températures observées sont de l’ordre de +2.5°C par rapport à la moyenne du 20e siècle, c’est donc bien, bien supérieur au +0.90°C mesuré à l’échelle globale ! Le changement climatique est donc plus intense en France que dans le reste du monde.

*Figure 3 – Ecart à la moyenne du mois d’Octobre 2022 en France.* La moyenne est représentée par la ligne blanche et les colonnes sont les températures moyennes mesurées. On voit qu’elles dépassent largement la moyenne du mois d’Octobre.

Figure 4 – Ecart à la moyenne des températures de l’année 2022. En rouge sont représentées les températures au-dessus de la moyenne, en bleu au-dessous.

Les scénarios de changement climatique

Les gaz à effet de serre, et notamment le CO2, ont un rôle important dans les cycles glaciaires/interglaciaire des dernières centaines de milliers d’année sur la planète. Lors des glaciations, le niveau chute autour de 190ppm et lors des périodes interglaciaires il remonte rapidement autour de 280ppm avant de s’abaisser de nouveau progressivement (Figure 5). En Octobre 2022, il est estimé que la concentration en CO2 est de 417ppm environ, soit beaucoup plus que les maximales atteintes naturellement dans les cycles glaciaires/interglaciaires et cette valeur continue d’augmenter. Pour rappel, cela fait à peine 15’000 ans que l’Homme s’est sédentarisé et on estime que l’espèce humaine moderne (Homo sapiens) serait apparue il y a environ 200’000 à 300’000 ans. Nous n’avons donc, littéralement, jamais connu une telle concentration de CO2 dans l’atmosphère au cours de notre évolution et la question de notre adaptation au changement climatique engendré par ces conditions se pose sincèrement. Il ne faut en effet pas oublier qu’historiquement, la cause principale d’extinction massive d’espèces sur la planète est le changement du climat (qui peut être engendré par une catastrophe naturelle). La concentration en CO2 dans l’atmosphère continue d’augmenter de manière exponentielle étant donné que les émissions augmentent à l’échelle mondiale, malgré les beaux discours et les COP (coucou la COP27 sponsorisée par Coca-Cola). Pour le dire autrement, la baignoire se remplit d’eau et nous ouvrons de plus en plus les vannes tout en disant qu’il faut les fermer et ouvrir l’évacuation d’eau. Dernière information, les gaz à effet de serre ont un impact mondial et chaque gramme émis a un effet sur la température de l’ensemble de la planète. Cela signifie que si la France décarbone son territoire mais délocalise ses émissions en achetant des objets provenant de pays qui les fabriquent avec de l’énergie fossile, cela ne change virtuellement rien. Il faut agir collectivement car le climat est un mécanisme global.

Figure 5 – Concentration en CO2 atmosphérique des 800’000 dernières années. L’Homme s’est sédentarisé il y a environ 15’000 ans, soit quelque part entre le dernier creux (période glaciaire) et aujourd’hui. Notre espèce serait apparu il y a 200’000 à 300’000 ans. Source : https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/

Il existe plusieurs scénarios imaginés par les chercheurs du GIEC pour décrire le climat futur en fonction de notre volonté et capacité à réduire nos émissions de gaz à effet de serre. Ces scénarios se nomment SSP en anglais pour « Shared Socioeconomic Pathway » et intègrent plusieurs trajets climatiques possibles d’ici à la fin du siècle (Figure 6). Attention toutefois, dans la majorité des scénarios, la concentration en CO2 et la température continuent d’augmenter après 2100 ! Je vais ici vous présenter 3 scénarios sur lesquels je vais me baser pour la suite de cet article.

Le premier scénario est très, très (trop) optimiste, le SSP126 visible en bleu sur la Figure 6. Je ne vous parle même pas du scénario SSP119 qui n’a aucune possibilité de se réaliser et qui existe simplement pour montrer aux gouvernements qu’il existe une voie complètement improbable pour rester sous les +1.5°C (et aussi à la demande des pays, notamment insulaires, pour qui le dépassement des +1.5°C serait une catastrophe à moyen terme à cause de la montée du niveau de la mer). Bref, selon le scénario SSP126, les émissions globales de CO2 se stabilisent puis commencent à baisser autour de 2020-2025 avant d’arriver à un état de 0 émission autour de 2050-2070, puis des émissions négatives jusqu’à 2100 et après, impliquant de la recapture de carbone atmosphérique (Figure 7). Ce scénario très optimiste permet de respecter les accords de Paris et de rester sous la barre symbolique des +2°C d’ici à la fin du siècle. Malheureusement, les émissions continuent d’augmenter et ne semblent pas vouloir stagner, imaginer un monde sans aucune émission de CO2 d’ici 30 ans paraît complètement surréaliste et les technologies permettant la recapture de CO2 nécessaires dans ce scénario n’existent pas à l’heure actuelle (et semblent ne pas pouvoir être à la fois efficaces et sobres en énergie). Néanmoins, on gardera ce scénario utopique dans les cartes climatique du chapitre suivant. Je vous invite à lire cet article si vous voulez comprendre en quoi ce scénario ne tient pas debout.

Le scénario intermédiaire SSP245 prévoit lui une augmentation des émissions de CO2 jusqu’à 2040 environ avant d’observer une diminution jusqu’en 2100 où elles auraient été divisées par 2 (Figure 7). Comme les émissions ne sont pas égales à 0, la concentration de CO2 continue d’augmenter dans ce scénario et donc la température fait de même jusqu’à la fin du siècle pour atteindre environ +2.8°C de moyenne globale. Il est prévu dans ce scénario que la limite des +2°C serait dépassée entre 2050 et 2070. Ce scénario est considéré comme réaliste mais part du principe que l’on se décide rapidement à prendre des décisions fortes pour limiter le réchauffement climatique à l’échelle mondiale.

Enfin je voudrais vous présenter le scénario SSP585 ou scénario pessimiste, qui prévoit qu’aucune régulation n’est effectuée sur les émissions de CO2 à l’échelle mondiale. C’est en quelque sorte la continuité de ce que nous avons fait jusqu’à maintenant et qui prévoit entre autre de brûler tout le pétrole et le charbon jusqu’à épuisement des ressources accessibles et rentables. Sans grandes surprises, il est prévu que les émissions continuent d’augmenter jusqu’à la fin du siècle, ou presque. La concentration en CO2 explose et la température moyenne globale serait autour de +4.8°C. La limite des +2°C serait dépassée dés 2040. Ce scénario « pessimiste » est néanmoins celui qui ressemble le plus à la trajectoire de ces dernières décennies puisqu’il est basé sur la dynamique observée jusqu’à aujourd’hui. Jusqu’à preuve du contraire, c’est-à-dire une stagnation des émissions de CO2 ou de réelles décisions politiques fortes à l’échelle mondiale, c’est le scénario catastrophique que nous suivons actuellement.

Figure 6 – Température de l’air en fonction des scénarios d’émissions de CO2. Les scénarios rouges sont pessimistes, jaune réaliste et bleus optimistes. Source : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_FullReport.pdf

Figure 7 – Emissions (et non concentration !) de CO2 jusqu’en 2100 en fonction des scénarios : rouge = pessimiste, orange = réaliste et bleu = optimiste. Source : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_FullReport.pdf

Le climat en France en 2100

Les bases étant acquises, regardons de plus près le climat en France métropolitaine dans les décennies à venir en nous basant sur un scénario optimiste (SSP1-2.6), un scénario intermédiaire (réaliste) (SSP2-4.5) et un scénario pessimiste (SSP5-8.5). Avant de passer aux cartes, je dois préciser quelques chose. Le climat « actuel » cartographié ici se base en fait sur des mesures « pré-changement climatique » faites entre les années 70 et 2000. Nous sommes donc actuellement déjà à mi-chemin entre les cartes « actuelles » et les cartes à l’horizon 2050. Néanmoins, cela ne change pas l’intérêt de cet exercice qui est de cartographier le changement du climat.

Températures

Il est très intéressant de remarquer que, peu importe le scénario considéré, les températures seront globalement similaires en 2050. En effet, la température moyenne annuelle de Grenoble sera de 14.1°C dans le scénario optimiste, 14.2°C dans le réaliste et 14.8°C dans le pessimiste. Cela signifie que même si l’on devenait globalement exemplaires (scénario ssp126), nous observerions tout de même un réchauffement notable dans les prochaines décennies car le climat est une machine résiliente.

Figure 8 – Température moyenne annuelle en 2050 dans 3 scénarios d’émissions de gaz à effet de serre : optimiste (ssp126), réaliste (ssp245) et pessimiste (ssp585).

Si l’on regarde cette fois en 2100 (Figure 8), nous voyons alors une différence nettement plus marquée entre les scénarios optimiste, réaliste et pessimiste. En effet, la différence est par exemple de 3.4°C à Grenoble passant de 14.0°C dans le scénario optimiste à 15.0°C dans le scénario réaliste et 17.4°C dans le pessimiste. Nous remarquons aussi avec ces cartes et ces données que l’écart se creuse beaucoup entre les scénarios optimiste et réaliste avec le pessimiste. Cela signifie aussi que les actions que nous prenons (ou pas) actuellement aurons un impact très fort sur le climat de la fin du siècle, alors qu’elles ne changeront globalement rien à court terme.

Figure 9 – Température moyenne annuelle en 2100 dans 3 scénarios d’émissions de gaz à effet de serre : optimiste (ssp126), réaliste (ssp245) et pessimiste (ssp585).

Si l’on regarde maintenant la variation de température au cours du temps en fonction du scénario, nous voyons que dans le scénario le plus optimiste (Figure 10), la température augmente drastiquement en 2050 puis se stabilise en 2100. Cela signifie que nous ne reviendrons jamais au climat du 20e siècle même dans les scénarios les plus optimistes. Par exemple, la température moyenne annuelle de Grenoble avant le changement climatique est de 11.2°C mais devrait tout de même monter à 14.2°C en 2050 et se stabiliser à 14.1°C en 2100 dans le scénario optimiste, soit 3°C supplémentaire dans le meilleur des cas.

Figure 10 – Température moyenne annuelle dans le scénario optimiste.

Si l’on regarde maintenant l’évolution de la température dans le scénario le plus pessimiste, c’est une tout autre histoire (Figure 11) ! Nous voyons un net réchauffement sur l’ensemble de l’Europe et de la France métropolitaine et des températures annuelles moyennes à Grenoble passant de 11.2°C à 14.8°C en 2050 puis à 17.6°C en 2100, ce qui promet une augmentation de 6.4°C en un siècle, alors que le scénario pessimiste prévoit une réchauffement de +4.8°C globalement à 2100. Pour vous donner un ordre d’idée de l’ampleur du réchauffement dans ce scénario, il fera en 2100 à Paris 16.1°C en moyenne, températures que l’on trouve actuellement à Naples ou Barcelone. Si l’on prend l’exemple de Marseille, il fera en 2100 19.8°C en moyenne, ce qui équivaut à des températures bien plus chaudes que Séville (17.8°C), Alger (17.7°C), Palerme (16.0°C) ou Tunis (18.0°C) aujourd’hui. C’est même près de 1°C plus chaud que la Ville de Sfax en Tunisie (19.0°C) dont les alentours ressemblent tout de même à un désert (Figure 12).

Figure 11 – Température moyenne annuelle dans le scénario pessimiste.

Figure 12 – Capture d’écran prise avec Google View aux alentours de la ville de Sfax en Tunisie.

Attardons-nous maintenant non pas sur les températures moyennes annuelles mais sur les maximales et minimales des mois le plus chaud et le plus froid, histoire d’avoir une idée des futurs « extrêmes ». Comme vous pouvez le voir sur la Figure 13, les maximales vont fortement augmenter, et ce même dans le scénario réaliste/optimiste. En effet, dés 2050, les températures maximales du sud de la France seront semblables à celles du centre de l’Espagne actuellement et cela va fortement s’accentuer en 2100 avec un bon quart sud de la France qui verra ses maximales moyennes supérieures à 30°C l’été. Nous voyons d’ailleurs que quasiment toute l’Espagne et toute l’Italie dépasseront 30°C en maximale moyenne. Enfin, on se rend aussi compte que les températures que l’on trouve actuellement dans le Sud de la France se retrouveront dans les prochaines décennies jusqu’au Nord de l’Allemagne ou de la Pologne. Ces cartes ont été produites avec le scénario « réaliste » et l’ampleur du réchauffement est évidemment pire dans le scénario pessimiste.

Figure 13 – Evolution de la température maximale moyenne du mois le plus chaud dans un scénario réaliste.

Concernant les températures minimales moyennes en hiver, nous voyons là aussi un net réchauffement de l’Europe (Figure 14). Cela signifie qu’il fera moins froid en hiver qu’actuellement. En revanche, si vous êtes attentifs, vous verrez que les différences sont moins marquées que pour les maximales. Il semblerait en effet que les températures d’été ont tendance à chauffer plus vite que celles de l’hiver. Néanmoins, on remarque qu’une bonne moitié Ouest de la France verra ses hivers bien moins froids dans les décennies à venir, du niveau des températures du sud de la France ou de la pointe bretonne. Nous voyons aussi que le pourtour méditerranéen français aura des températures minimales hivernales en 2050 équivalentes à celles du Portugal actuellement. Enfin, alors qu’une bonne partie Est de la France et de l’Europe ont actuellement des minimales négatives lors du mois le plus froid de l’année, les gelées devraient largement se rarifier dés 2050 et se cantonner aux massifs montagneux en 2100 dans le scénario réaliste.

Figure 14 – Evolution de la température minimale moyenne du mois le plus froid dans un scénario réaliste.

Pour terminer cette partie sur la température, j’ai créé une figure regroupant les températures moyennes annuelles, maximales et minimales dans le scénario pessimiste (Figure 15). Prenez un moment pour bien regarder ces cartes afin de constater l’ampleur du réchauffement attendu dans ce scénario catastrophique. On y voit notamment des températures hivernales du sud du Portugal sur toute la côte Ouest de la France en 2100, ou encore des maximales estivales dignes de l’actuel centre de l’Espagne à Paris d’ici la fin du siècle. Lorsque l’on sait qu’un changement de température de quelques degrés en plusieurs siècles permet la bascule entre les périodes glaciaires et interglaciaires, il est assez difficile d’imaginer à quoi pourra ressembler la planète après un changement de température plus important en quelques décennies !

Figure 15 – Résumé des températures moyennes annuelles, maximales et minimales pour le climat actuel, en 2050 et en 2100 dans le scénario pessimiste.

Précipitations

Le climat ce n’est pas simplement la température, mais aussi les précipitations. Dans un monde plus chaud, il pleut davantage en moyenne sur la planète, mais pas forcément partout. Ainsi, des zones vont se désertifier alors que d’autres vont s’humidifier. La fréquence et l’intensité des précipitations sont deux paramètres très importants mais malheureusement difficiles à prévoir précisément dans le futur. En effet, si les précipitations augmentent avec la température, c’est plutôt une bonne chose pour l’agriculture et les milieux naturels puisque leur demande en eau augmente aussi avec la température. En revanche, si les précipitations augmentent mais n’ont lieu que pendant des orages ponctuels violents (épisode cévenoles par exemple), l’eau ne s’infiltre pas dans le sol et les plantes ne peuvent pas en bénéficier. Il faut donc prendre les cartes suivantes avec des pincettes car le chamboulement des régimes de précipitations est plus difficile à interpréter.

Si l’on regarde l’évolution des précipitations annuelles dans le scénario réaliste présentée dans la Figure 16, on ne voit que peu de différences entre l’actuel et 2100, ce qui ne veut pas dire que les régimes de précipitation seront identiques (cf le paragraphe précédent). Si l’on regarde plus en détails, on peut voir des zones qui vont recevoir moins de pluies dans le centre de l’Espagne ou le sud de l’Italie. En revanche, on observe aussi des zones qui devraient recevoir davantage de pluie à l’Ouest de l’Espagne, du Royaume-Unis, ou des Balkans ainsi que le Nord-Ouest de l’Italie. On remarque très nettement que les massifs montagneux reçoivent plus de pluies que les plaines, ce qui ne devrait pas fondamentalement changer dans le futur. Si vous voulez de l’eau et de la fraîcheur, allez donc vivre en montagne. En revanche, si l’on compare maintenant les précipitations annuelles en 2100 en fonction des 3 scénarios (Figure 17), on voit tout de même que le scénario pessimiste prévoit des précipitations plus faibles à peu près partout en Europe, surtout autour de la Méditerranée, une zone géographique en proie à la désertification dans tous les scénarios.

Figure 16 – Précipitations annuelles dans le scénario réaliste.

Figure 17 – Précipitations annuelles en 2100 en fonction des différents scénarios d’émissions de gaz à effet de serre.

Comme les précipitations annuelles sont difficiles à interpréter, voici à quoi devrait ressembler les précipitations du mois le plus humide (Figure 18) et celles du mois le plus sec (Figure 19) dans le scénario réaliste pour avoir une idée plus précise des variations. Le mois le plus pluvieux en France est généralement en automne alors que le plus sec a lieu durant l’été. Les précipitations du mois le plus pluvieux ne devraient pas beaucoup changer, elles pourraient même augmenter au niveau de la vallée du Rhône, ce qui peut présager des épisodes cévenoles plus violents. En revanche, on voit nettement que les précipitations du mois le plus sec vont s’effondrer au niveau du bassin méditerranéen et l’Ouest de la France (Figure 19). Cela signifie que les mois habituellement secs seront encore plus secs à l’avenir et couplé à des températures en hausse, ce qui n’est pas de bonne augure pour l’agriculture en France. Enfin, nous voyons une nouvelle fois que la situation empire dans le scénario pessimiste à l’horizon 2100 (Figure 20).

Figure 18 – Précipitations du mois le plus humide dans le scénario réaliste.

Figure 19 – Précipitations du mois le plus sec dans le scénario réaliste.

Figure 20 – Précipitations du mois le plus sec en 2100 en fonction des différents scénarios d’émissions de gaz à effet de serre.

Pour conclure

Que conclure de cette avalanche d’informations et de cartes ? Déjà je trouve qu’il est bien plus marquant de discuter du changement climatique à l’aide de cartes ce qui permet de voir l’évolution des températures et des précipitations à l’échelle de l’Europe et de comparer le climat futur de la France avec des climats actuels que nous connaissons ou dont nous avons l’expérience.

Il faut retenir plusieurs choses de ces modélisations. Tout d’abord, le scénario optimiste est virtuellement irréalisable, il a surtout été créé par les experts du GIEC pour faire plaisir aux gouvernements qui voulaient voir à quoi ressemblera le monde en 2100 en limitant le réchauffement +2°C, mais nous avons vu que nous les dépasserons probablement dés 2050, voire bien avant. Le scénario réaliste reste « atteignable » si nous accélérons fortement la baisse des émissions de CO2. Le scénario pessimiste peut sembler improbable tant les conséquences semblent invraisemblables, et pourtant il ne faut pas oublier que jusqu’à l’observation d’une baisse des émissions globales de CO2 ou de mesures fortes et contraignantes à l’échelle mondiale, nous suivons son chemin. Enfin, nous avons aussi remarqué que les valeurs de réchauffement annoncées par ces scénarios sont bien inférieures à celles que nous allons vivre en France métropolitaine.

Il est particulièrement difficile d’imaginer à quoi ressemblera la France en 2100 dans un scénario pessimiste et j’ai bien peur que l’ensemble de l’humanité sera à ce moment plonger dans de graves crises humanitaires et sociales, et que les guerres et pénuries ne deviennent la routine. En revanche, il ne faut pas oublier que même dans le scénario le plus optimiste (et irréalisable), de lourdes conséquences climatiques sont attendues. C’est pour cela que beaucoup de militants insistent sur le fait que chaque gramme de CO2 compte. Nous n’arrêteront pas le réchauffement climatique, nous ne pouvons que limiter son impact. Il est important de répéter que nous ne retrouverons jamais le climat que nous avons connu durant le 20e siècle, même dans les scénarios les plus optimistes. Il est déjà trop tard pour espérer inverser la tendance et il faut donc rapidement mettre en place des politiques d’adaptation au changement climatique en parallèle des mesures visant à drastiquement limiter nos émissions de CO2. Le fait que le climat est de toutes manières embarqué dans un réchauffement similaire en 2050 peu importe les efforts que nous mettons en œuvre pour limiter les émissions de gaz à effet de serre peut paraître décourageant. En revanche, nous voyons clairement avec ces cartes que le climat de 2100 dépend totalement de notre volonté et capacité à agir collectivement dés aujourd’hui.

Les modèles climatiques utilisés dans cet article ne sont pas parfaits et peinent à prendre en compte les variations locales du climat futur. Il faut regarder ces cartes avec du recul et considérer la tendance générale plutôt que le détail. De plus, je vous ai présenté ici seulement quelques aspects du climat, il en existe en réalité beaucoup d’autres qui ont aussi des impacts sur l’environnement et nos sociétés (radiations solaires, aridité des sols, couverture de la neige etc.). De même, il existe pléthore de modélisations climatiques qui ne sont pas toujours d’accord entre-elles sur le détail. Je me suis ici basé sur un modèle unique appelé MIROC6 pour faciliter la compréhension mais les conclusions sont globalement les mêmes pour les autres.

J’ai pour projet de vous expliquer dans de prochains articles comment modéliser la distribution des espèces avec les variations du climat en prenant l’exemple de plantes carnivores européennes pour vous montrer à quel point le changement climatique peut avoir de lourdes conséquences sur la faune et la flore. Mais ce n’est pas pour tout de suite…

Pour aller plus loin

Concentration de CO2 dans l’atmosphère en direct : https://www.notre-planete.info/indicateurs/CO2-dioxyde-carbone-concentration.php

L’article massivement relayé par la presse sur le climat de la France en 2100 (en anglais, déso) : https://esd.copernicus.org/articles/13/1397/2022/esd-13-1397-2022.pdf

Un article du site expliquant pourquoi nous n’arrêterons pas le changement climatique sous la barre des +2°C : https://phagophytos.com/2020/09/04/nous-narreterons-pas-le-rechauffement-climatique-le-terrible-constat-de-la-crise-du-coronavirus/

Les feux sont-ils bons pour la biodiversité ? (vidéo DirtyBiology) Réactions à chaud #4

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Il y a quelques temps, une vidéo publiée sur la fantastique chaîne YouTube DirtyBiology m’a légèrement fait réagir et je souhaitais ici apporter un rapide complément à ce qui a été présenté. Cela tombe bien, ça faisait quelques temps que j’avais un article dans les tiroirs sur « la relation amour-haine des feux et de la biodiversité ». La vidéo en question traite des feux et leurs liens avec la biodiversité et je vous conseille vivement de la regarder avant de lire cet article (disponible un peu plus bas). Comme à son habitude, Léo Grasset (l’auteur) développe une idée a priori contre intuitive : les feux ne sont pas forcément mauvais pour la biodiversité, au contraire. Dans ce court article, nous résumons d’abord comment et pourquoi certains écosystèmes maintiennent une biodiversité élevée grâce aux feux, puis nous voyons en quoi les incendies peuvent aujourd’hui ne plus être aussi bénéfiques qu’ils ont pu l’être dans le passé.

Flames surround a property under construction off Copley Road in Upper Swan on 2 February 2021 in Perth, Australia — L’Australie a connu des feux violents entre fin 2019 et début 2020. https://www.bbc.com/news/world-australia-55897659

En guise d’introduction

Avant de commencer, il faut se rappeler que le sujet est évidemment complexe et il est impossible de le résumer en quelques minutes de vidéo ou en quelques paragraphes de vulgarisation. De plus, comme souvent dans ce genre de sujet, la subtilité principale est que tout est nuancé et il n’y a jamais une vérité absolue. Enfin, il faut comprendre que le but de la vidéo en question n’est pas tant de dire que les feux sont fondamentalement bons pour la nature, mais plutôt de présenter quelques situations pour lesquelles ils le sont afin de pousser la réflexion du commun des mortels.

Le postulat développé dans la vidéo est le suivant : nous n’aimons pas les feux car ils détruisent nos infrastructures et peuvent même être mortels, nous souhaitons donc absolument éviter leur apparition et leur propagation autant que possible. Il en va de même lorsqu’ils apparaissent dans une zone naturelle, surtout quand nous souhaitons la conserver. En revanche, l’accumulation de matière organique sèche dans certaines forêts représente en quelque sorte une poudrière qui favorise alors l’apparition de « méga-feux », de feux incontrôlables ou d’une ampleur considérable. Certains écosystèmes sont parfaitement adaptés à ces incendies et les empêcher finit par altérer la qualité des milieux et la biodiversité. On pourrait penser que l’intensité et la fréquence des feux augmentent mais il semblerait que ce ne soit pas vraiment le cas si l’on regarde les données géologiques d’avant le 20e siècle (du moins aux Etats-Unis). Si nous laissions les incendies se développer plus régulièrement, cela empêcherait l’apparition de « méga-feux » : brûler un peu pour éviter de brûler beaucoup, en quelque sorte.

La vidéo en question disponible sur la chaîne de DirtyBiology : https://www.youtube.com/watch?v=RzuyL3LEROQ&ab_channel=DirtyBiology

Quand la biodiversité aime le feu

L’apparition et la propagation d’incendies n’ont rien de nouveau et certains écosystèmes doivent faire face aux feux depuis longtemps étant donné que certaines espèces y sont parfaitement adaptées. Et cela paraît plutôt logique puisque dans les zones où la végétation s’assèche fortement durant l’été, la moindre étincelle peut transformer un habitat en véritable brasier. C’est le cas notamment des écosystèmes de type « méditerranéen » que l’on peut retrouver autour de la Méditerranée mais aussi au Sud-Ouest de l’Amérique du Nord, en Afrique du Sud, dans certaines régions du Sud-Est de l’Amérique du Sud ou d’Australie.

Pour comprendre comment la biodiversité a pu s’adapter aux feux jusqu’à en dépendre il faut s’attarder à la théorie des perturbations intermédiaires ainsi qu’aux successions végétales. Tous les habitats tendent vers un état appelé « climacique » parfaitement équilibré où quelques espèces (végétales) très compétitives (mais qui poussent lentement) dominent largement. Pour caricaturer et rester dans la théorie pure, on peut imaginer qu’à terme, une seule espèce d’arbre va dominer les forêts d’Europe car les conditions environnementales lui sont plus favorables qu’aux autres. Vous conviendrez que ce type d’habitat est a priori assez peu diversifié et en pratique ce n’est pas du tout ce que l’on observe. En effet, en plus de la variation naturelle du sol, de l’humidité et des microclimats favorisant des espèces différentes, des événements aléatoires viennent aussi perturber les écosystèmes, changeant alors localement les conditions environnementales et rebattant les cartes. Par exemple, une tempête peut faire tomber des arbres trop vieux ou trop grands, ouvrant ainsi des brèches de lumière dans une forêt, permettant à des espèces pionnières au développement et à la dissémination rapides de s’installer quelques années, avant de petit à petit laisser leur place et préparer le terrain pour d’autres espèces plus compétitives…. Jusqu’à la perturbation suivante qui aura lieu un peu plus loin, dans une zone atteinte par les graines des plantes pionnières qui se sont développées plus tôt et qui attendent les conditions idéales pour germer.

Dans la majorité de l’Europe (et une bonne partie du monde suffisamment arrosée), l’état climacique vers lequel tend toutes les successions végétales est la forêt et vous avez déjà tout-e-s vu des terrains en friche se transformer en jeune forêt au bout de quelques années. Pour vous aider à mieux saisir les successions végétales imaginez alors la situation suivante : vous coulez une dalle de béton et la laissez ainsi pendant des milliers d’années. Au début, quelques lichens pourront s’attaquer à la roche et créer de petites cavités, permettant à l’eau de s’accumuler et aux mousses de s’installer. Quand les mousses meurent, un peu de matière organique s’accumule et permet à terme l’implantation des premières plantes herbacées annuelles, qui en mourant vont elles aussi permettre la création d’un peu plus de sol, entrainant à leur tour l’implantation d’espèces plus grandes qui vont naturellement « chasser » les petites mousses et les petites herbacées. La théorie veut que si vous attendiez suffisamment longtemps vous aurez à la fin une ou deux espèces (d’arbres dans notre cas) qui domineront le milieu… si et seulement si il n’y a pas de perturbations. Mais si une tempête couche les arbres, on reprend alors la succession depuis une étape antérieure. Cela est tout à fait logique puisque les conditions environnementales changent (lumière, température, humidité etc.) et favorisent donc une autre communauté végétale. Imaginez maintenant cette situation à très (très) large échelle où vous avez régulièrement des petites perturbations réparties aléatoirement dans le temps et l’espace : cela permet à tout un tas d’espèces de cohabiter – de la mousse pionnière à l’arbre très compétitif – dans une mosaïque d’habitats à la succession plus ou moins avancée et donc aux conditions environnementales légèrement différentes d’un endroit à un autre. Magique non ?

Bon, je ne vais pas m’étaler plus sur ce sujet car il y a beaucoup de choses à dire, mais vous aurez compris qu’il y a régulièrement des perturbations naturelles permettant aux milieux de garder une certaine diversité d’espèces et d’habitats. Et bien les feux participent largement à ces perturbations en ouvrant les milieux qui s’embroussaillent ou qui se ferment (qui deviennent sombres et denses). Certaines espèces qui aiment la lumière et détestent la compétition se retrouvent donc mécaniquement avantagées après le passage d’un feu. Il est donc tout à fait avantageux pour ces espèces de profiter des feux pour coloniser de nouveaux habitats ou prospérer dans des zones fraîchement brûlées. C’est notamment le cas de certaines plantes carnivores (qui sont généralement pionnières) qui aiment les milieux ouverts, lumineux et exempts de toute concurrence. Les adaptations au feu sont nombreuses chez les plantes carnivores : rhizomes ou racines stockant l’eau et l’énergie permettant à la plante de repartir de la souche (certains Drosera et Sarracenia), germination des graines favorisée par la cendre ou la fumée (certains Byblis) etc. On a par exemple vu des Drosera binata repartir seulement quelques semaines après les méga-feux d’Australie en 2019-2020, ce qui n’est pas tout à fait surprenant si vous avez déjà vu la taille démesurée des racines de cette espèce et leur capacité à reproduire de nouveaux individus via leur bouturage.

Toutes ces adaptations montrent bien que les plantes ont co-évolués avec les feux et qu’ils n’ont donc a priori rien de mauvais… Mais est-ce vraiment aussi simple que ça ?

Peut être une image de 1 personne et sourire

Aucune description de photo disponible. — *Drosera binata* repart sans problème quelques semaines seulement après les feux qui ont ravagé l’Australie : https://www.facebook.com/photo/?fbid=10158029487967920&amp%3Bset=gm.2617184861848412

Quand la biodiversité hait le feu

De tous temps, la biodiversité a donc cohabité avec les feux, pour autant le contexte n’est absolument pas le même aujourd’hui et la différence majeure… C’est nous. Jusqu’à récemment, les incendies qui apparaissaient de manière spontanée devaient se propager jusqu’à leur arrêt « naturel » par des barrières physiques (montagnes, lacs, cours d’eau, étendus désertiques etc.), les précipitations (disons la météo) ou simplement quand il n’y avait plus rien à brûler… Mais il faut bien comprendre qu’ils avaient lieux sur des terres complètement « naturelles » et même si leur intensité devait être bien plus importante qu’aujourd’hui sans l’intervention de l’Homme, il était alors facile pour les espèces de migrer un peu plus loin pour éviter les flammes avant de venir recoloniser le milieu qui a brûlé quand les conditions redevenaient favorables. C’est évidemment différent aujourd’hui car les espaces naturels sont beaucoup plus rares et fragmentés, ils sont donc plus précieux pour conserver la biodiversité qui les habite. Quelques millions d’hectares qui partent en fumer c’est au final assez peu par rapport à la surface des terres émergés, mais lorsque l’on soustraie l’espace utilisé pour nos infrastructures et notre agriculture (70% tout de même) c’est beaucoup ! À ce moment, le feu n’est plus une perturbation intermédiaire favorisant la biodiversité mais un véritable cataclysme qui s’ajoute aux menaces qui pèsent déjà sur la biodiversité.

Mais ce n’est pas tout, les rares zones naturelles qui partent en fumée abritent parfois une bonne partie des populations restantes de certaines espèces. Leur disparition est donc terrible pour la diversité génétique de ces espèces et peut même compromettre leur survie sur le long terme. Il en va de même pour les espèces qui n’ont pas ou peu d’endroits où se réfugier et qui disparaissent alors avec leurs derniers habitats. Même si le feu peut être fondamentalement bon pour ces habitats, il ne l’est que si les espèces peuvent venir le recoloniser. Si la zone brûlée représente le dernier bastion pour tout un tas d’espèces, il a alors un impact terriblement négatif sur la biodiversité.

De plus, les habitats naturels déjà sous pression – à cause des activités humaines ou du changement climatique – peuvent ne jamais retourner à un état climacique attendu, à cause des perturbations trop intenses qu’ils subissent. On dit alors que la résilience des milieux baissent, puisqu’il n’y a pas de retour à la normale possible. Pour illustrer cela, imaginez que la garrigue qui subit un feu peut ne plus redevenir une garrigue, même après un lapse de temps suffisamment long, car les perturbations sont maintenant trop intenses pour permettre la réapparition d’un habitat de niveau plus avancé dans les successions végétales (par exemple trop peu de précipitations, trop de chaleur, pas assez de réserve de biodiversité etc.). Après une perturbation importante, les habitats peuvent donc basculer vers un nouvel équilibre, souvent moins diversifié et offrant moins de services et de fonctions écosystémiques.

En plus de la disparition de l’habitat en question (et donc des espèces associées), les incendies remettent dans l’atmosphère tout le CO2 accumulé par les plantes. Si les mêmes espèces repoussent par la suite en fabriquant le même habitat, ce n’est pas grave. Tout le CO2 relâché est alors réabsorbé petit à petit au fur-et-à-mesure de l’avancée des successions végétales et de la croissance des plantes. En revanche, si un habitat composé d’arbres ou d’arbustes disparaît et laisse la place à une steppe ou une prairie, tout le CO2 libéré lors de la combustion n’est pas complètement réabsorbé puisque les habitats herbacés stockent moins de carbone que les forêts. Cela participe alors au changement climatique, amplifiant les phénomènes de sécheresse, favorisant les feux et empêchant un peu plus le retour des habitats « normaux ». Ce phénomène est d’autant plus problématique dans les régions en voie de désertification où un seul incendie peut définitivement mettre fin aux écosystèmes locaux et accélérer l’avancée du désert.

Dans les milieux en voie de désertification, un incendie peut complètement bouleverser les écosystèmes locaux. Un exemple ici au Salar de Uyuni en Bolivie où des feux sont régulièrement allumés pour dégager de nouvelles zones de culture (de Quinoa notamment). Sur cette photo, on voit le tronc calciné d’un *Polylepis* sp qui devait former un habitat similaire à la garrigue chez nous mais qui a laissé sa place à une strate de plantes herbacées, souvent annuelles, qui ne poussent que les quelques mois suivant la période des pluies. Cette zone étant en désertification, il est peut probable de voir revenir les arbustes.

Nous savons que le changement climatique va bouleverser les régimes de précipitations et certaines zones vont alors devenir plus arides donc plus à même de subir des incendies. C’est notamment le cas des régions au climat de type méditerranéen comme la Californie où l’on voit clairement une recrudescence de la fréquence et de l’intensité des feux ces dernières années (mais à remettre en perspective sur les siècles passés comme le montre la vidéo de DirtyBiology). De plus, une bonne partie des feux sont aujourd’hui d’origine criminelle, accidentelle ou volontaire pour ouvrir de nouvelles surfaces agricoles principalement sous les tropiques et au dépend de forêts tropicales. Dans tous les cas les feux d’origine anthropique représentent souvent une couche de menace supplémentaire pour la biodiversité (sauf quand c’est maîtrisé comme nous allons le voir juste après).

En Californie, les feux sont de plus en plus violents. https://lakeberryessanews.com/_Media/wildfire-history.jpeg

Le mot de la fin

Comme d’habitude tout n’est pas tout noir ou tout blanc. Il ne faut pas croire que les feux vont ravager le monde à cause du changement climatique ou que l’Homme se butte bêtement à ne surtout pas en déclencher. En effet, des incendies prescrits volontairement sont déjà allumés dans tout un tas d’écosystèmes pour maintenant des milieux ouverts, c’est le cas des savanes africaines par exemple ou des zones humides du Sud-Est des Etats-Unis comme vous pouvez le voir sur la vidéo ci-dessous. Il semblerait même que les amérindiens et les aborigènes ont utilisé cette technique pendant des milliers d’années et que la mort des premiers à l’arrivée des colons européens aurait entraîné une reforestation massive du continent américain, piégeant de grandes quantité de CO2 atmosphérique, ce qui serait à l’origine d’un petit âge glacière autour de 1600 (vous trouverez un article ici et il existe tout un tas de livres étayant cette hypothèse). Et dire que certains continuent de croire que nous n’avons aucun impact sur la planète humhum.

Typiquement le type de feu prescrit et contrôlés (généralement en hiver) permettant d’ouvrir des milieux qui ont tendance à se refermer. On voit qu’ici tout est parfaitement sous contrôle.

Dans cet article je n’ai volontairement pas parlé des incendies volontaires allumés pour ouvrir de nouvelles zones de culture, notamment dans les régions tropicales, et qui deviennent parfois hors de contrôle. Ce type de feux n’a rien, mais alors vraiment rien, de bon pour la biodiversité ou le changement climatique puisque de la forêt – que l’on peut considérer comme une accumulation de CO2 atmosphérique – est brûlée pour en faire des zones agricoles qui n’absorbent pas ou peu de CO2 et qui rejettent même des gaz à effet de serre à cause des intrants utilisés. Dans ce cas, on rejette le CO2 accumulé pendant des décennies, pour fabriquer un milieu artificiel qui émet des gaz à effet de serre, pour produire principalement de l’huile de palme ou du soja qui vont participer à l’alimentation d’animaux qui émettent d’autres types de gaz à effet de serre ou pour notre propre consommation (et la pollution qui va avec). Le même raisonnement peut être fait pour la biodiversité puisque les forêts tropicales sont les milieux les plus riches en espèces de la planète et les monocultures… portent bien leur nom (sans compter les pesticides qui participent directement à l’extinction de la biodiversité et qui peuvent avoir des effets à long terme, même très loin des champs lorsqu’ils s’infiltrent dans les nappes phréatiques).

De même, nous n’avons pas parlé des feux qui apparaissent dans les forêts tempérées froides d’Amérique du Nord ou d’Eurasie qui ne sont clairement pas des habitats habitués à ce type de perturbation. De plus, ces feux sont largement attisés par le changement climatique, notamment la sécheresse et les températures élevées, comme nous avons pu le voir au Canada cette année. On peut donc discuter de l’intérêt des feux contrôlés pour certains écosystèmes, à certains moments précis et pour certaines zones de la planète, mais on ne peut pas généraliser et chaque exemple pourrait faire l’objet d’une discussion approfondie. Enfin, j’ai beaucoup pris l’exemple des plantes carnivores dans ce texte car c’est évidemment le groupe de plantes que je connais le mieux et beaucoup sont aujourd’hui menacées d’extinction. Je trouvais donc intéressant de montrer en quoi les feux peuvent parfois aider des espèces en danger comme Sarracenia oreophila visible dans la photo ci-dessous, en danger critique d’extinction (CR).

Un *Sarracenia oreophila*, en danger critique d’extinction dans la nature, repart après un brûlis dont on voit encore les traces… Quand ils sont maîtrisés, les feux peuvent avoir un impact positif sur la biodiversité ! Photo © Barry Rice, sarracenia.com.

Bon et après ça, les feux sont ou pas ? Et ben, ça dépend, comme souvent en écologie. S’il fallait retenir quelques points de cet article et de la vidéo de DirtyBiology ce serait les suivants : 1) oui les incendies ont parfois un rôle important pour maintenir une diversité élevée dans certains écosystèmes qui y sont habitués et les empêcher n’est pas une bonne idée; 2) non on ne peut pas comparer le rôle des incendies dans l’histoire évolutive des espèces et dans l’évolution récente des écosystèmes puisque les habitats purement naturels sont aujourd’hui très rares et les laisser disparaître peut avoir des conséquences dramatiques, même si ces habitats sont en théorie adaptés à cette perturbation; 3) non les incendies dans les zones tropicales ou tempérées froides n’aident pas la biodiversité (ils participent même directement à son déclin) et oui ils participent activement au changement climatique et donc à l’accentuation de l’intensité et de la fréquence de ces mêmes feux.

Enjoy !

Pour aller plus loin :

PhagoPhytos

Plantes carnivores, écologie & biodiversité