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Quelles solutions de gestion pour l’espèce invasive, Spartina alterniflora,
en Rade de Brest ?
Etat des connaissances, synthèse bibliographique et perspectives de travail
Joy Toupet – Mai 2010
Les espèces invasives
Sont le résultat de l’augmentation des pressions anthropiques sur les espaces naturels
2 conséquences
- Modifications profondes des écosystèmes- Outil économique et social
La problématique de gestionEtat des connaissances Les possibilités de
valorisationPerspectives de travail
La spartine - fiche d’identité
Famille des Poacées, 14 espècesDiffusion par semences et rhizomesInféodée aux marais maritimes, zone intertidale (slikke => schorre)Répartition mondiale (Etats-Unis, Europe, Asie, Australie)
Facteurs limitants- Salinité- Hydrodynamisme- Temps d’immersion- Photosynthèse- Granulométrie
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Une productivité importante
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AgriculturePrincipales tendances
La spartine ‐ Propriétés et impacts
Source: Querné, 2010
La fixation de CO2, facteur limitant de l’effet de serre
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La spartine ‐ Propriétés et impacts
Source : Wan et al, 2009
La fixation de Si
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La spartine ‐ Propriétés et impacts
Source : Querné, 2010
Le potentiel épurateur
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La spartine ‐ Propriétés et impacts
- N et P
- Métaux lourds
Source : Zhou & al, 2008, d’après Liu & Tian, 2002
La capacité d’accrétion et de sédimentation
- Un outil anti-érosif et de protection du linéaire côtier
- Un outil d’ingénierie environnementale (poldérisation)
- L’exhaussement des fonds et la perturbation hydrogéologique
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La spartine ‐ Propriétés et impacts
Impacts sur les activités littorales
- Stabilisation des berges mais envasement des fonds d’estuaires = problème pour la navigation
- Perturbations de l’aquaculture
- Bouleversements paysagers = critère esthétique (peut ou non favoriser le tourisme), production de matière organique en décomposition (peu attractif)
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La spartine ‐ Propriétés et impacts
Les changements dans la biodiversité des sites colonisés
- La flore
- La faune
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La spartine ‐ Propriétés et impacts
Source: Zhou et al, 2007
La spartine – Tableaux synthèse
Fig. – Tableau synthétique des impacts de la spartine
- La valorisation génère un coût d’investissement : machines de récolte, captation des marchés, communication/publicité, etc.
- L’utilisation de machines peut endommager les habitats proches : perturbation de l’avifaune ou du benthos.
- Une productivité importante = biomasse pouvant être utilisée dans la filière animale (fourrage, litière)
- Très riche en Si = filière parapharmacieValorisation
- L’exhaussement du fonds des estuaires ou rias peut poser des problèmes au niveau de la navigation en rétrécissant les chenaux ou en diminuant leur profondeur
- Par sa capacité d’accrétion, la spartine permet la poldérisation et l’extension des surfaces cultivables ou le développement de nouvelles activités (Chine et Hollande notamment)
- Stabilisation des berges pour la navigation
Activités
- La colonisation par la spartine limite la fréquentation touristique des plages
- Par sa capacité d’accrétion, la spartine protége les côtes sujettes àl’érosion et préserve ainsi les paysages
- La végétalisation de la vase nue empêche la putréfaction des matières organiques retenues dans les sédiments et ainsi inhibe les émanations nauséabondes
Paysage
- Perte de biodiversité- Concurrence des espèces indigènes du fait de son importante
productivité et de sa capacité d’hybridation- Déstabilisation de l’équilibre écosystémique local- Du fait de sa large répartition intertidale, réduction de la diversité
avifaune se nourrissant notamment sur les vasières- Provoque une chute de la productivité benthique en Baie de Somme- L’accrétion des sédiments et l’exhaussement corrélatif perturbe
fortement les conditions hydrogéologiques locales- Modifie les réseaux trophiques existants- Bouleverse les chaînes alimentaires (cf. cycle Si)- Provoque une régression des zones sablo‐vaseuses présentant la plus
grande production secondaire des estuaires- Peut limiter les nutriments disponibles pour l’aquaculture- La production naturelle de chaume peut perturber les habitats
- Une productivité importante- La fixation de CO2- Potentiel phytoépurateur : captation des nutriments, métaux lourds
et autres substances toxiques- Rétention de Si- Bénéfice écologique = création de nouveaux habitats- Peut, dans certaines conditions, favoriser les invertébrés‐ Peut servir de zone de nidification pour certaines espèces d’oiseaux - Stabilisation et consolidation des vasières
Ecologie
Impacts négatifs = inconvénientsImpacts positifs = avantages
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La spartine ‐ Conclusion⇒ L’invasion de la spartine possède des atouts comme des inconvénientsselon le point de vue adopté et le contexte écosystémique
⇒ Il appartient donc aux gestionnaires de hiérarchiser ces caractéristiques pour déterminer les conséquences locales de l’invasion et prendre des décisionseffectives en rapport avec ces conclusions
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La gestion – Une démarche globale, des questions préalables
• Nécessaire prise en compte de la complexité du contexte écologique, économique et social de l’écosystème considéré, et ce à différentes échelles
• Quels sont les enjeux d’une telle invasion selon les points de vue des usagers de l’espace (gestionnaires, scientifiques, touristes, plaisanciers, pêcheurs, agriculteurs/éleveurs, etc.) ?
• Peut-on hiérarchiser ces enjeux ?
• Quel est le bilan des coûts économique et écologique dans le processus de gestion ? Autrement dit, quels bénéfices et quels inconvénients peut-on retirer de la gestion ?
• Quelle méthode de gestion adopter ?
• Quelle place accorder à la non-intervention ?
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La gestion – Quels objectifs?
Quel est le but de notre action?
- La prévention
- Le contrôle / stabilisation de l’invasion
- La réduction
- La méthode Bradley
- L’éradication
- La diversification des habitats
- La restauration
- La valorisation
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La gestion – Stratégies et balance des coûts
Quelle stratégie adopter dans le déploiement d’un budget limité pour satisfaire aux objectifs préalablement définis?
5 paramètres fondamentaux à respecter :
- Dimension spatiale de la méthode de contrôle (sens altitudinal)
- Budget total alloué à la gestion
- Importance de la précocité des interventions, réduisant de fait les coûts économiques et écologiques
- Régularité et répétition des interventions, l’interruption prématurée du mode de gestion pouvant aggraver le phénomène d’expansion
- L’influence du type d’habitat et du contexte local est prépondérante dans le processus de restauration
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La gestion – Stratégies et balance des coûts
Source : Grevstad, 2005
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La gestion – Stratégies et balance des coûts
Source : Grevstad, 2005
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La gestion – Stratégies et balance des coûts
Source: Reeder & Hacker, 2004
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La gestion – Les différentes méthodes
Méthodes physiques
Méthodes chimiques
Méthodes biologiques Gestion par le vivant
Manuelles
Mécanisées
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La gestion – Les méthodes physiques – La fauche
Objectifs = contrôle + diversification + valorisation
Pour un effet cumulatif, combinaison de 4 paramètres:
- Durée du traitement (2 ans au minimum)
- Fréquence ou intervalle du traitement (variable selon les sources bibliographiques)
- Moment du traitement (variable selon les conditions climatiques et le cycle de la plante)
- Prise en compte des types d’habitats dans la conduite du traitement (dépendant surtout des modalités de recouvrement par la mer)
Fauche tardive => sous-compensationFauche précoce => sur-compensation (sauf essais Etats-Unis)
La gestion – Les méthodes physiques – La fauche
Haut de l’estran = 4 fauches/an ; bas de l’estran = 3 fauches/an (+ efficace)1ère fauche au moment de la floraison (Chine)Source : Tang et al, 2010
La gestion – Les méthodes physiques – La faucheDouble fauche tardive effectuée à 9 semaines d’intervalle (Chine)
Résultats de la fauche 1ère année Résultats de la fauche 2ème annéeSource : Tang et al, 2009
La gestion – Les méthodes physiques – La fauche
Fauche efficace durant saison floristique avec de meilleurs résultats en Août (Chine)
Source : Li & Zhang, 2008
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La gestion – Les méthodes physiques – L’arrachage manuel
Objectifs = éradication localisée + contrôle de l’invasion
- Méthode de contrôle utilisée en combinaison d’autres techniques de gestion
- Economique si travail bénévole
- Efficace sur petits clones- arrachage à la main: < 1m - utilisation d’une bêche: 3-4m
- 1h avant la basse mer, moins solidaire du sédiment, moins de risque de rompre les rhizomes
⇒ Limite = exhaustivité quasi-impossible
La gestion – Les méthodes physiques – La destruction des rhizomes
Efficacité limitée dans le temps: retour à l’état initial la 2ème année (Chine)
Source : Li & Zhang, 2008
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La gestion – Les méthodes physiques – Le recouvrement
Objectifs = éradication localisée + contrôle
Le recouvrement dirigé
- Avant de recouvrir un clone, il faut éliminer par fauche le maximum de matériel végétal afin de stresser la plante en réduisant sa biomasse
- Enfouir les bordures du dispositif dans une saignée du substrat et les bloquer avec des câbles et des piquets
- Le dispositif doit être laissé en place pendant au moins 2 ans
Le recouvrement naturel = chaume et laisses de mer
Haut estran => litière => étouffement/ombre => réponse 2e année => formation végétale + hauteBas estran => submersibilité => moins O2 => moins photosynthèse => formation végétale + basse
La gestion – Les méthodes physiques – Le confinementPlaques de PVC
Tests effectués en rade de Brest par le Conservatoire National Botanique dans la gestion du limonium humile = efficacité variable selon les sites (pas de résultats exploitables dans l’état actuel de nos recherches)
Inondation
La construction de diguettes permet l’inondation permanente de S. alternifloraet la succession végétale à 90% de P. australis après 5 ans de gestion (Chine)
Source : Wang et al, 2008
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La gestion – Les méthodes physiques – L’enfouissement
Objectif = éradication
L’enfouissement manuel
Concerne les jeunes pousses de l’année, enfouissement à l’aide d’un long bâton àau moins 30 cm de profondeur
⇒ Champ d’application restreint
L’enfouissement mécanique (rotoburying)
- Nécessite une profondeur ne permettant pas la régénération de la plante- Lourd de mise en œuvre, nombreux inconvénients à l’image de l’extraction mécanique
⇒ Efficacité relative selon les contextes
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La gestion – Les méthodes physiques – Autres techniques
Objectif = éradication
- Le labour simple (rototilling)
- Le labour avec charrue à disques (disking)
- L’écrasement (crushing-pulverizing)
- L’extraction mécanique
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La gestion – Les méthodes chimiques – L’épandage de chaux
Objectifs = éradication + diversification
- Essais menés en Baie de Somme et Bassin d’Arcachon
- Epandage de chaux vive en granulés et rotavator
- Période et fréquence d’application?
- Minimum 2 ans de gestion
- Efficace mais fortes perturbations du milieu
La gestion – Les méthodes physiques – L’épandage de chaux
Biomasse totale de benthos avant et après gestion = impacts variables suivant les espèces (Baie de Somme)
Synthèse des actions de gestion (Baie de Somme)
Source : Cornette et al, In Drévès & Chaussepied, 2000
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La gestion – Les méthodes chimiques – Les herbicides
Objectif = éradication définitive, or dans certains cas, cela n’empêche pas la progression (Glyphosate, Dalapon, Roundup, Rodeo, Imazapyr, Fusilade, etc.)
- Méthode pouvant être utilisée en combinaison avec fauche ou recouvrement = meilleure efficacité
- Réservé à la partie haute de l’estran car lessivage
- Très peu de recul sur les impacts à long terme
Persistence du composant Imazapyr dans l’eau et les sédiments (Etats-Unis). Source : Patten, 2002
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La gestion – Les méthodes biologiques – Le pâturage
Objectifs = contrôle de l’invasion (ralentissement de la croissance mais pas de la diffusion) + diversification des habitats + parfois substitution végétale + valorisation
- Mise en œuvre délicate et maintenance rigoureuse
- Prise en compte de 3 paramètres pour une efficacité optimum:
- Le type d’habitat initial et l’évolution spatiale de la diversité des communautés végétales
- La compétition inter-spécifique (favorisée par le pâturage, comportements différents selon les espèces mises en présence et leur position sur l’estran)
- Le type (espèce) et intensité (UGB + durée) du pâturage
La gestion – Les méthodes biologiques – Le pâturage
Le pâturage modéré augmente généralement la richesse et la diversité végétale alors que l’absence de pâturage et le surpâturage favorisent des communautés pauvres en espèces
Effet du piétinement = compactage ou érosion des sols => diversification/substitution végétale
Effet des excréments = changement composition du sol => diversification/substitution végétale
Richesse, diversité et occurrence des communautés végétales selon leur répartition sur l’estran et l’intensité du pâturage (Mont Saint Michel) Source : Bouchard et al, 2003
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La gestion – Les méthodes biologiques – La contamination
Objectif = contrôle de l’invasion(ralentissement de la croissance)
- Agents de biocontrôle = insectes herbivores inféodés à la spartine
- Processus lent = 5 à 10 ans avant premiers résultats significatifs
- Pas de recul sur les effets à long terme
Essais menés à Willapa Bay (Etats-Unis) avec Prokelisia marginata:- Réduction de 50% de la biomasse- Réduction de 15% de la hauteur
Source : Grevstad et al, 2003
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La gestion – Les méthodes biologiques – La substitution
- Espèce de substitution privilégiée = Phragmite australis
- Combinaison de plusieurs modes de gestion = réduire la densité de spartineau préalable pour garantir la reprise de l’espèce de substitution
- Taux de survie élevé
La gestion – Les méthodes biologiques – La substitution
Transplantation de pieds de 1m après destruction des rhizomes ou enfouissement (Chine)Source : Li & Zhang, 2007
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La gestion – La non‐intervention
Le choix de la non-intervention = la place laissée aux dynamiques naturelles
Principe d’autodétermination biologique avec ou sans gestion préalable
Le phénomène du « dieback »
⇒ Réunion de 4 caractéristiques- Mort soudaine (en quelques mois) ;- Mort inattendue, sans causes apparentes ;- Phénomène affectant plusieurs sites dans une même zone d’étude ;- Cette disparition laisse la place à une reconquête végétale spontanée, pas nécessairement composée de spartine ou alors en mosaïque. Cette reconquête peut nécessiter plusieurs années.
⇒ Causes indirectes = sécheresse, accrétion sédimentaire, submersion marine, changement des conditions pédologiques, phytotoxines en excès, sol anaérobie
- filière animale- filière matériaux de construction
Valorisation possible
- faible si travail manuel volontaire- plus élevé dans le cas d’une fauche
mécanique (achat ou location du matériel)
Coût
- possible dispersion des graines- piétinement important pouvant
endommager certains habitats- dérangement de la faune- si mal effectuée, la fauche peut engendrer
une croissance compensatoire de la plante
Possibles impacts négatifs
- peut être utilisée en technique complémentaire d’un autre mode de gestion
Recommandations de mise en oeuvre
- haut et bas selon les moyens utilisésZones d’intervention sur l’estran
- plants isolés ou petits clones dans le cas d’une fauche manuelle
- champs monospécifiques dans le cas d’une fauche mécanisée
Type d’implantation concerné
- diversification des habitats- ralentissement et contrôle de la progression
de spartine- valorisation
Objectif visé
- technique sélective- solution à court ou moyen terme- nécessite des actions répétées, une grande
régularité et un suivi attentif- mise en œuvre délicate dans le cas d’une
gestion mécanisée compte tenu des difficultés d’accès à certaines zones de l’estran
Caractéristiques
Gestion Physique : la fauche
Pour chaque type de gestion
⇒1 fiche synthèse
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La gestion – Conclusion
Rappel des critères pour l’aide à la décision et/ ou au choix d’intervention
- Complexité des domaines biologiques, écologiques et climatiques
- Approche globale des caractéristiques d’un site
- Prise en compte des différentes échelles
- Clarifier les objectifs de gestion = peuvent être différents selon les sites d’expérimentations
- Combinaison des modes de gestion
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La gestion – Conclusion
Source : PROGIG, 2010
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La valorisation
Valorisation = outil de la gestion intégrée des invasives
But = générer le maximum de bénéfices économiques et écologiques
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La valorisation – Filière élevage
- Production lait, viande, fourrure, etc.
- Diversification de l’alimentation et du roulement pastoral
- Problème de stockage du fourrage = humidité (fonction du sel contenu dans le feuillage)
Source : Wang et al, 2008
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La valorisation – Filière santé
Vertus de la silice biogénique:
- Stimulation cardiaque
- Renforcement immunitaire
- Anti-inflammatoire
- Soins des ongles
- Etc…
⇒ Quel calendrier de fauche?
⇒ Quels débouchés/contacts?
Source : Querné, 2010
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La valorisation – Autres filières
- Matériaux de construction écologique
- Compostage
- Epandage
- Filière énergie
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Perspectives de travail
L’approfondissement des recherches
- Evaluation des enjeux selon le point de vue des usagers de la Rade : pêcheurs, touristes, plaisanciers, agriculteurs/éleveurs, gestionnaires, scientifiques, etc.
- Techniques de gestion et innovation : coquilles d’huîtres ou de crépidules(effets sur le PH, la granulométrie et la photosynthèse ?)
- Contacter les acteurs concernés (propriétaires, entreprises, associations, centres de recherche, etc.)
- Se déplacer sur le terrain (Morbihan, Baie de Somme, Bassin d’Arcachon) pour observer les dispositifs mis en place, constater les évolutions et rencontrer les gestionnaires
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valorisationPerspectives de travail
Perspectives de travail
Etablir un programme de gestion ou la mise en place d’expérimentations
- Localiser et cartographier la distribution actuelle de l’espèce et faire des mises à jour régulières
- Mettre à contribution la population dans la « veille écologique » en organisant des campagnes de sensibilisation
- Prioriser les sites d’intervention en déterminant ceux où la plante pose le plus de problèmes économiques, sociaux et environnementaux
- Mettre en place un suivi régulier d’après gestion
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valorisationPerspectives de travail
Perspectives de travail Contacts
- SIBA (Syndicat Intercommunal du Bassin d’Arcachon) : prêt à nous accueillir
- Marais de Séné : attente d’une réponse
- ODEM (Observatoire Départemental de l’Environnement du Morbihan) : contact établi et prêt du mémoire de S. Letort (1999)
- SMACOPI (Syndicat Mixte Baie de Somme Grand Littoral Picard) : contact àétablir
- Particuliers et professionnels : contact à établir
- Micheline Grignon-Dubois, chercheuse au CNRS, Bordeaux I, laboratoire PhyValBio travaillant sur les débouchés de valorisation de la spartine : attente d’une réponse