La Chaire en quelques mots

Réseau routier. Milieu Physique ... Approche dynamique. M déli ti àl t. ( 10. ) ... Interactions dynamiques au sein de l'écosystème (dispersion) ? Sortie attendue ...
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La Chaire en quelques mots … (1) « Eco Eco--conception des ensembles bâtis et des infrastructures » www. chairechaire-eco eco--conception.com

Naissance : novembre 2008 Durée d’engagement : 5 ans Contexte : évolution des stratégies des entreprises en matière d’environnement (Grenelle de l’environnement) l environnement).

Développement pp d’outils p pour l’éco-évaluation et l’éco-conception p Partenaires :

Concessions, Construction

ParisTech (enseignements, recherche)

La Chaire en quelques mots … (2) 5 Préoccupations :

aménagement et mobilité durables

analyses de cycle de vie des constructions éco-quartiers, biodiversité

réhabilitation des ensembles bâtis Objectifs : • Développement et Innovation (recherche) • transfert de connaissance entre le monde de la recherche et les terrains d’application de VINCI.

Chaire VINCIVINCI-ParisTech « Eco Eco--conception des ensembles bâtis et des infrastructures »

Évaluation des modifications de biotope engendrées par une infrastructure i f t t de d transport t t sur l’évolution l’é l ti de d la l biodiversité. Avril 2009 / Mars 2012 Soirée Chaire VINCI 15 octobre 09

AgroParisTech Flavie Mayrand Yves Coquet, Jean-Marc Gilliot, Joël Michelin, Damien Marage, Jean Roger-Estrade, Marie Aurenche

Département SIAFEE (Sciences et Ingénierie Agronomique, Forestière de l’Eau et de l’Environnement) UFR DMOS - UFR FAM UMR EGC-SOL

Introduction „

Road Ecology, Forman et al, 2003 relation entre environnement naturel et le système routier

„

Historique Naissance au 19ème siècle > érosion et transport de sédiments, Nord USA) Années 20 > Collision Grands Mammifères. Expansion réseau routier et essor de l’automobile Obj tif : protection Objectifs t ti des d personnes 1960 : premier passage à faune (gibier) (France) Véritable émergence à partir des années 80.

Introduction Road Ecology Ecology, Forman et al, al 2003

> Elément structurant du paysage „

Types d’infrastructures routières: autoroutes, voies de circulations intra-urbaines, routes de campagne, …

„

Infrastructures annexes (fossés, bassins de filtration …)

„

Etude des effets des routes segment et des réseaux (effets densité)

„

Réflexion sur l’efficacité des mesures compensatoires.

Pays en pointe : Amérique du Nord (USA, Canada), Europe (Pays-Bas, UK, pays scandinaves, Allemagne, Suisse), Australie

I t d ti Introduction „

Multiplications des publications rendant compte de l’ensemble des impacts écologiques identifiés engendrés par les routes Forman & Alexander, 1998 ; Spellerberg, 1998 ; Spellerberg & Morrison, 1998 ; Hourdequin , 2000 ; Trombulak & Frissel, 2000 ; S Seiler, 2001 ; Coffin, C ff 2007))

Milieu Naturel

Paysage

Mortalité/Effet barrière Nouveaux habitats/Corridors

Modification paysagère / fragmentation Linérarisation du paysage / zone d’influence Ré Réseau routier ti

Mili Physique Milieu Ph i Pollutions (Atmosphère, eau, sol) Erosion Ruissellements, …

Le sujet Spatialisation de ll’évolution évolution de la biodiversité végétale : • Suivant : Modifications des conditions hydriques du sol (induites, pérennes et soudaines) Augmentation de vitesse de ruissellement (Harr RD et al,1975 ; Extension du réseau hydrographique y g p q ((Montgomery g y D. 1994); ); Creusement des canaux d’écoulement naturels (Leopold LB et al 1994) ; Interruption par routes des écoulements d’eau souterraines peu profonds, Wemple et al,1996 • Contexte d’aménagement compensatoire (génie écologique).

Approche dynamique Approche diachronique

M déli ti à long Modélisation l terme t (> ( 10 ans))

Apporter des réponses … „

Des effets directs et indirects quantitatifs mesurables sur le biotope ? • Hydrogéologie • Hydrologie

„

Quels processus impactés ?(Evaluation qualitative et quantitative)

„

Quelles sont les zones d’impact de ces effets ?

„

Des effets des modifications de l’état hydrique du sol ? • Changement de la composition et de la structuration de la biodiversité végétale g ? • Interactions dynamiques au sein de l’écosystème (dispersion) ?

Sortie attendue : Mise au point de scénarios en faveur de la biodiversité. • Implantation de l’infrastructure • I l Implantation/ i / gestion i de d mesures compensatoires i

Un travail pour … Recherche

Entreprise Participation au développement d’un outil d’aide à la décision

ƒ

Génération de scénarios gestion compensatoire i f infrastructure t t

Amélioration des connaissances „

Approche pp spatialisée p de la modélisation de l’interaction solplantes à l’échelle collective.

„

Complexification des Modèles statistiques de spatialisation de la biodiversité végétale.

„

Fonctionnement hydrologique en contexte perturbé (autoroutes)

„

Réflexion Réfl i sur lles iindicateurs di t de d biodiversité végétale et leur utilisation

ƒ

Amélioration de la prise en compte de la biodiversité dans la politique de l’entreprise

Méthodologie g ((1)) „

Où ?

A89

Sites d’ASF (Autoroutes du Sud de la France)

A20

Résultats : 2 ouvrages g autoroutiers Zone Humide. Caractérisation des sites

Cartes Groupements végétaux, IGN, Géologiques, Piézométriques, Péd l i Pédologiques.

Bases de données Hydrologie, H d Hydrogéologie, é l i Habitats / Espèces,

Images Ariennes Satellitales

Les approches envisagées … ou le problème de l’échelle spatiale d’étude Approche locale (site < 1ha) (cas de compensation) > évaluation de l’efficacité de compensation B Bonne connaissance. i Approche pp fonctionnelle globale g > travail à échelle unitaire de fonctionnement (Bassin versant, sous-bassin versant) • Zone d’étude non morcelée petit bassin versant (≈ 100aine d’ha) • Zone d’étude morcelée = comparaison de « parcelles » au sein d’un même bassin ‰ même milieu naturel ‰ exposition variable aux effets de l’infrastructure Difficulté liée à la disponibilité des données

Méthodologie g ((2)) Comment ? Couplage de 2 modèles : modèle Hydrologique + modèle «niche écologique »

Modèle Hydrologique Dynamique de l’eau (surface et souterraine) Couvert de végétation G Gestion des sols (sols ( cultivés, é urbanisés, …) Erosion Transfert de soluté … SWAT: bassin versant HYDRUS 3D : échelle locale

SWAT theory final 2005

Méthodologie g ((3)) Modèle statistique modifié de niche écologique

Localisation et Fonctionnement des communautés végétales Dispersion Probabilité de présence Compétition inter-spécifique A : Niche Fondamentale (FN)(Hutchinson, 1957) Paramètres physiques favorables B : interactions interspécifiques nécessaires à la présence d’une communauté M: zone g géographique g p q Accessible à la communauté historiquement. RN : R Realized li d Ni Niche h (H (Hutchinson, t hi 1957) P : population stable

Soberon et Peterson, 2005

Méthodologie g ((3)) Sorties distribuées dans l’espace (é l ti spatiale) (évolution ti l ) Cartographie de prédiction « types de végétation » (Pays d’En-Haut, Swiss Alps; from Zimmermann, 1996)

Images télédétection ((AMUSE)) du couvert, Parc National Prince Albert, Canada (Fraser,R.H., et al., 2009)

Sorties distribuées dans le temps p (évolution temporelle)

+

¾Pouvoir de prédiction (à long terme) Grâce à dynamique temporelle du biotope

Etat d d’avancement avancement Bibliographie „

impacts des infrastructures de transport

„

Modèles hydrologiques (Confrontation)

„

Biodiversité … …

Composantes : composition, structure, fonction (Noss, 1990) Définition des critères d’estimations : Richesse,, Dominance,, Hétérogénéité > adapter les paramètres définies pour les espèces aux communautés

…

Réflexion sur les Bio-indicateurs du règne végétal : „ „ „

Communautés d’indicateurs Milieux prairiaux / Milieux forestiers (mousses +strate herbacée) Indicateurs des niveaux de présence des communautés

Sources d’information- site d’étude „ Recherche des outils techniques à disposition. „ Bases de données nationales ou régionales (ASF, Conservatoires, fédérations, …)

A venir - Calendrier Aujourd’hui années de thèse

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Choix du site d’étude Choix modèle biodiversité Modélisation Terrain

M i Merci

Freeway LA LA, California

flavie mayrand@agroparistech fr [email protected]