Méthodologie et principe de restauration

D’un point de vue conceptuel, l’écologie de la restauration différencie les opérations de restauration écologique selon les résultats obtenus en comparaison à un état de référence. En fonction des capacités de résilience d’un milieu naturel, il sera possible de retrouver l’état antérieur de l’écosystème ou état de référence, on parlera alors dans ce cas de restauration. Il est alors possible de replacer l’écosystème sur sa trajectoire historique et de retrouver aussi bien la diversité biologique que les processus écologiques le caractérisant. La Société pour l’écologie de la restauration (Society for Ecological Restoration, S.E.R) définie ainsi la restauration comme : « la transformation intentionnelle d’un milieu pour y établir l’écosystème considéré comme indigène et historique. Le but de cette intervention est de revenir à la structure, la diversité et la dynamique de cet écosystème » Arason et al 1995.

On parlera de réhabilitation écologique, lorsque c’est principalement la réparation des fonctionnalités et des processus écologiques qui est recherchée sans un retour à la composition biotique originelle.

Enfin, on emploie le terme de réaffectation lorsque sera favorisée une trajectoire différente de l’écosystème originel sans base de référence.

Le concept de résilience d’un écosystème, (aussi appelé effet seuil de réversibilité, Bangirinama & al 2012), est considéré comme la capacité d’un écosystème à retrouver ses caractéristiques et ses fonctionnalités après avoir été dégradé par une perturbation. (La résistance étant la capacité d’un écosystème à résister une perturbation sans connaître de perte de biodiversité et de fonctionnalité).

Dès lors, si la résilience d’un écosystème a été dépassée, un seuil a été atteint ne permettant pas le retour à un état antérieur.

Dans la pratique, la restauration sensu-stricto est une ambition utopique, l’étant de référence étant bien souvent impossible à définir faute de données. En outre, les écosystèmes restaurés ne peuvent jamais être des répliques statiques du passé, comme s’ils étaient des tableaux dans un musée. Ils sont dynamiques et sujets à des altérations. La dimension anthropique est également fondamentale, puisque ce sont les usages et pratiques de gestion qui permettent (en grande partie) le maintien d’un écosystème dans un état donné. Ce projet s’inscrira alors plutôt dans le cadre d’une réhabilitation qui cherchera à augmenter les fonctionnalités de ce complexe tourbeux, associée à une amélioration de l’état de conservation des habitats et espèces d’intérêt communautaire.

Dès lors, notre travail cherchera, à travers les photo-aériennes anciennes, à imaginer à quoi pouvait correspondre le site avant perturbation afin de pouvoir se figurer un état de référence. Cet état de référence pouvant également être envisagé via les espaces présentant une situation similaire, localisés dans un périmètre proche et par ailleurs exempts de perturbations. Par la configuration actuelle du site et les données anciennes (en l’absence d’autres données, principalement les photos aériennes), nous questionnerons la nature des perturbations subies ainsi que les impacts induits sur l’écosystème présent. Les écosystèmes tourbeux sont caractérisés par un sol riche en matière organique mal décomposée (la tourbe) induit par un excès d’eau dans le sol et par des formations végétales caractéristiques. Nous investiguerons alors ces deux dimensions ; floristiques et pédologiques pour comprendre les dysfonctionnements de l’écosystème. Sur la base de ce diagnostic, des propositions d’intervention seront alors proposées, en détaillant les modalités techniques de réalisations, le phasage, les résultats attendus associés à des indicateurs de suivis et bien entendu une estimation financière du coût des opérations de réhabilitation.

Figure 3 : Modèle général décrivant la dégradation des écosystèmes et les trois voies majeures envisagées pour y remédier (d’après Aranson et al 1995)

2 E TAT DES LIEUX ET PRESENTATION DU SITE D ’ ETUDE 2.1 A propos de la géomorphologie du site

La zone humide, objet de la présente étude, est caractéristique des reliefs du massif du Jura : les combes. Localisée sur le sommet d’un anticlinal (pli des couches géologiques sédimentaires de forme convexe), une combe est issue de l’érosion du sommet de l’anticlinal, où l’étirement des couches calcaires, induit par le plissement, favorise les fissures et l’infiltration des eaux. Après un premier défoncement du sommet de l’anticlinal et l’apparition de dolines, les différentes dépressions se rejoignent et s’allongent, donnant une forme elliptique à la dépression, laquelle se trouve dominée de part et d’autre par les crêtes de la couche supérieure de l’anticlinal. Les périodes glacières du quaternaire ont enfin accentué les processus de formation de ces reliefs par le passage des glaciers et ont notamment favorisé l’imperméabilité de la combe par les dépôts argilo-marneux. Pour évoquer cette forme elliptique allongée, l’on parle en Normandie de la « boutonnière du pays de Bray », correspondant à un anticlinal érodé dans le bassin parisien, recouvert des couches argileuses et largement dominé par des prairies humides drainées par la Béthune.

Figure 4 : Caractéristiques géomorphologiques du relief Jurassien d’après Vincent Bichet et Michel Campy 2009.

Dans le cas présent, l’anticlinal de Chatel-de-Joux a été érodé dans les deux directions de son axe (sud-sud-ouest/ nord-nord-est), donnant ainsi naissance à la Cimante au sud et au Drouvenant au Nord, la ligne de partage des eaux étant situé au sud du bourg de Chatel-de-Joux.

Figure 5 : Extrait de la carte géologique de Morez et localisation de la combe donnant naissance au Drouvenand au nord et à la Cimante au Sud. La couleur bleue de la combe correspond à des formations marno-calcaires, (source infoterre.fr).

2.2

L’amont du site est dominé par des pâtures mésophiles sur terrain relativement plat, parsemées de bosquets d’arbres. Puis le terrain marque rapidement une déclivité avec l’apparition de premiers ruissèlements, s’engouffrant dans une perte en limite d’une zone boisée. Quelques mètres plus bas, les eaux émergent pour former un véritable ruisseau dans un vallon forestier étroit sur 250 mètres linéaires avant de se perdre au sein des Léchères.

Figure 6 : cliché présentant la perte des premiers ruissèlements à l’amont des Léchères (à droite), résurgence des eaux 7 à 8 mètres plus bas, (cliché Biotec le 18.11.2016)

Combe du Drouvenand

Combe de l’Assencière

Limite de partage des

eaux

Le secteur des Léchères correspond à une vaste plaine de près de 7.5ha où la combe s’élargie pour atteindre 150 mètres (sur 500 mètres de long). Mais le terrain est ici quasiment plat. Le dénivelé, n’est que de 2.2 mètres, (soit une pente de 0.4%), et les eaux n’ont plus assez de puissance pour permettre le creusement d’un chenal préférentiel. Les eaux se perdent dans les hautes herbes engorgeant les sols, lesquels, saturés la majeure partie de l’année, connaissent le développement de formations végétales turfigènes. L’absence d’entretien de cette parcelle favorise son embroussaillement.

Cependant, l’engorgement en eau du sol et le difficile recyclage de la matière organique stockée sous forme de tourbe ne permet pas le développement d’une végétation luxuriante. La strate herbacée est principalement dominée par les carex (Carex rostrata, elata, acuta, etc.), ponctuée par la présence de quelques arbres chétifs, pourtant adaptés à ces conditions abiotiques particulières (Aulne glutineux, bourdaine, saule cendrée). La faible croissance des ligneux montre par ailleurs la faible productivité du secteur, liée au processus turfigène.

Figure 7 : Cliché du secteur des Léchères (Biotec le 29.07.2016 et le 18.11.2016)

à gauche : cœur de la zone où domine les formations à carex et les aulnes chétifs.

à droite : en amont du site là où se perd le ruisseau amont formation, dominée par le carex paniculé.

Plus en aval, la combe marque un resserrement (70 mètres de large) et sur 170 mètres (jusqu’au passage à gué) le dénivelé s’accentue pour attendre 3.4 mètres (pente de 2%). Cette augmentation de la pente favorise la création d’un chenal d’écoulement donnant naissance à un petit ru (profond de 60 cm à 1 mètre pour un mètre de large). A cet endroit, la végétation est plus luxuriante qu’en amont, dominée par les grandes dicotylédones des mégaphorbiaies (Angélique sylvestre, Cirse des maraichers, Aconit napel, Reines de prés, grande sanguisorbe) et les grandes graminées associées (phragmites, phalaris, molinie). Par ailleurs, et en bordure direct du cours d’eau, un fourré dense de saules et d’aulnes se développe. La présence de ce ruisseau entraine un drainage accru des terrains.

Les sols sont moins gorgés d’eau, le recyclage de la matière organique est plus efficient qu’en amont expliquant la productivité végétale plus importante de ce secteur.

Figure 8 : Vu du ru vers l’amont à droite. A gauche, vu vers la mégaphorbiaie (dominée par les roseaux) (Biotec le 28.07.2016 et le 18.11.2016)

A l’aval du passage à gué, commence l’enrésinement de la surface par les plantations d’épicéa. Les courbes topographiques du modèle numérique de terrain (MNT) montrent toujours un resserrement de la combe sur les premiers 80 mètres. Le ruisseau présente un faciès relativement naturel sur la dizaine de premiers mètres après le passage à gué, puis prend un tracé rectiligne, avec un gabarit de plus de 2 mètres de large pour 1.3 mètres de profondeur en moyenne, avec des berges verticales et une pente de près de 1%. La végétation est caractérisée par la présence des épicéas pour la strate arborescente. De fait, la végétation arbustive et herbacée est pauvre, notamment par la faible luminosité induite par les résineux, l’acidification des sols et les probables opérations d’entretien de la plantation. Au-delà des 80 premiers mètres, la combe s’élargie de nouveau (principalement en rive droite) mais dans des proportions plus faibles que sur le secteur des Léchères. Par ailleurs, le ruisseau présente un gabarit artificiel sur l’ensemble de la pessière, tandis que des reliques d’un cours d’eau (50 cm de large pour 30 cm de fond) à la physionomie plus naturelle sont présentes mais sans débit significatif (et à sec la majeure partie de l’année).

Figure 9 : à droite image du lit du ruisseau au tracé rectiligne et au gabarit artificiel, à gauche lit du ruisseau de plus petite dimension et à physionomie naturelle, cliché biotec (18.11.2016)

La partie la plus aval du site est constituée par le lac de l’Assencières et son exutoire. Le ruisseau artificiel se jette dans le lac côté nord-est et entraine un comblement de cette partie du lac via l’apport des sédiments. Les abords du lac sont caractérisés par la présence de végétation de ceinture des bords des eaux à commencer par la prêle des eaux, la massette à feuilles larges, puis les laîches élevée et aigue. La strate arbustive typique du borde des eaux se développe avec le saule cendré, les jeunes aulnes. Par contre, l’humidité édaphique ne semble pas profitable aux épicéas, leurs systèmes racinaires restent superficiels favorisant leur déracinement en cas de vent.

Figure 10 : Clichés des abords du lac, à gauche un épicéa déraciné, à droite la végétation ceinturant les eaux du lac, (cliché Biotec le 28.07.2016).

L’exutoire du lac présente également un gabarit artificiel avec près de 5.7 mètres de large et de 1.5 à 2 mètres de profondeur sur 40 mètres. L’incision du lit dans le terrain naturel s’accentue du fait du resserrement de la combe. Le lit à cet endroit a été creusé dans le verrou de la combe. Le lit de l’exutoire se trouve alors encaissé à plus de 4.5 mètres du TN avant de s’engouffrer dans une gorge et de prendre un caractère torrentiel avec une pente de près de 4%.

Figure 11 : Exutoire du lac d’Assencières au profil caricatural et artificiel, (clichés biotec28.07.2016).

En résumé sur le site d’étude, 5 grands secteurs peuvent-être identifiés sur la base de leur fonctionnement hydraulique et l’occupation du sol. Ils se répartissent d’amont en aval ainsi :

1. Vallon amont

2. Plaine tourbeuse des Léchères

3. Mégaphorbiaie et source de la Cimante 4. Pessière

5. Lac d’Assencière et son exutoire

Figure12 : Cartographie du site d’étude présentant le réseau hydrographique, les courbes topographiques ainsi que l’occupation du sol, (réalisation Biotec 2016 sous Qgis)

2.3 A propos de la pédologie du site : Avant-propos

Sept sondages du sol à la tarière Edelman ont été réalisés le 28 Juillet 2016 afin de décrire l’état pédologique des différentes entités constituant le site.

Le sol est une caractéristique importante des formations tourbeuses. En effet, l’excès d’eau dans le sol et les faibles températures limitent l’activité microbienne responsable de la dégradation et de la minéralisation de la matière organique. Ainsi la matière organique produite à chaque saison végétative s’accumule sur le sol sans pouvoir être recyclée en totalité, le bilan entre production primaire et décomposition est favorable à l’accumulation de matière organique. Les sols tourbeux sont alors qualifiés d’histosol (le préfixe histo renvoyant aux tissus organiques) car composés à plus de 50% de matière organique. Ce type de sol se développe donc dans des milieux saturés en eau de manière quasi-permanente. Les horizons histiques se caractérisent alors principalement par la structure fibreuse héritée de la végétation hydrophile croissant sur la tourbière. Les herbacées produisent des tiges creuses remplies ou vides de moelle, les restes aériens ou racinaires sont alors aplatis ou ronds, tandis que les sphaignes produisent une tourbe blonde, très fibreuse et conservent leurs caractères morphologiques originaux plus longtemps. Il est ainsi possible de caractérisé un histosol en fonction de sa teneur en fibres et de son degré de décomposition, Ainsi, trois grandes catégories d’histosol (Horizon H) sont définies (Référentiel pédologique, Blaize et Girard 2008) :

Horizon H saprique (Hs) : La décomposition du matériel végétal est forte à totale. Les structures végétales ne sont plus discernables. Le matériel est noir, gras, tâchant et passant entre les doigts avec l’eau qu’il contient, le liquide s’en écoulant étant de couleur noir. Horizon fréquent en situation de vallée, il est saturé en eau plus de 30 jours par an et peut connaître des dégagements gazeux de sulfure d’hydrogène (H2S) dans des situations acides et riches en fibres.

Horizon H mésique (Hm) : La décomposition est moyenne à forte, les structures végétales sont variées mais difficilement identifiables, la proportion de matière organique amorphe est moyenne à élevée. Le liquide qui s’écoule est trouble et brun et le résidu pâteux. Horizon qui est totalement saturé en eau plus de 30 jours dans l’année, la nappe est fluctuante, mais la partie supérieure du sol reste humide toute l’année. Ces horizons sont fréquents en tourbières de plaines alluviales et en marais côtiers, ainsi qu’en bordure de haut-marais.

Horizon H fibrique (Hf) : La décomposition des débris végétaux est nulle à faible. Les structures végétales sont identifiables (sphaignes, roseaux, laiches, joncs, mousses, bois, etc). Le liquide qui s’en écoule est limpide voir légèrement ambré. Cet horizon est saturé en eau la majeure partie de l’année. La nappe peut fluctuer, mais ne doit pas descendre au-dessous de 60 cm sur la période de végétation.

On distingue enfin un histosol assaini et/ou labouré (Ha et LH) lorsque ce dernier a connu un abaissement de la nappe et une mise en culture. La structure devient grumeleuse, mais fragile, la matière organique est très décomposée et de couleur foncée. Cet horizon se caractérise par une faible porosité et une faible capacité de rétention en eau (alors que pour des matériaux peu transformés la teneur en eau est comprise entre 85 et 92%).

Figure 13 : Typologie des horizons histiques (d’après le référentiel pédologique de Blaize et Girard 2008). L’indice de Von Post caractérise le degré de décomposition de la matière organique.

2.4 Résultat des sondages pédologiques

Figure 14 : Cartographie du site localisant les 7 sondages pédologiques réalisés (réalisation Biotec 2016 sous Qgis).

Sondage pédologique n°1 :

A -50 cm : Couleur noir, structure grumeleuse et humifère en mélange avec des sables, pas de trace de végétaux, humidité faible.

A -140 cm : Couleur gris beige, structure argileuse-granuleuse, humidité faible, pas de contact avec la nappe.

Figure 15 : Cliché du sondage pédologique 1 (Biotec, le 28.07.2016) A Gauche : horizon carotté à -50 cm de profondeur A droite : horizon carotté à -140 cm de profondeur Sondage pédologique n°2 :

• A -50 cm : Couleur noir, structure grumeleuse et humifère pas de trace de végétaux, humidité faible.

• A -140 cm : Couleur noir, structure grumeleuse et collante, luisante, humidité moyenne, résidu ligneux reconnaissable, nappe à -130cm.

Figure 16 : Cliché du sondage pédologique 2 (Biotec, le 28.07.2016) A Gauche : horizon carotté à -50 cm de profondeur

A droite : horizon carotté à -140 cm de profondeur Sondage pédologique n°3 :

• A -50 cm : Couleur noir, structure grumeleuse et humifère pas de trace de végétaux, humidité faible.

• A -140 cm : Couleur brun/noir, structure grumeleuse/fibreuse, trace de filament, humidité forte, résidus ligneux reconnaissables, pas de contact avec la nappe.

Figure 17 : Cliché du sondage pédologique 3 (Biotec, le 28.07.2016) A Gauche : horizon carotté à -50 cm de profondeur

A droite : horizon carotté à -140 cm de profondeur

Sondage pédologique n°4 :

• A -50 cm : Couleur marron, structure argileuse.

• A -80 cm : pas de possibilités de descendre plus profond, échantillon trop dur, couleur marron grisâtre, test du « boudin » positif (pour évaluer la quantité d’argile, soit ici, plus de 25%) légèrement humide.

Figure 18 : Cliché du sondage pédologique 4 (Biotec, le 28.07.2016) A Gauche : horizon carotté à -50 cm de profondeur.

A droite : horizon carotté à -140 cm de profondeur.

Sondage pédologique n°5 :

• A -50 cm : Couleur noir brun, structure fibreuse, reste de végétaux, humidité moyenne.

• A -140 cm : Couleur noir, structure fibreuse, collante, structure argileuse en fond de sondage, humidité forte, nappe à -100cm.

Figure 19 : Cliché du sondage pédologique 5 (Biotec, le 28.07.2016) A Gauche : horizon carotté à -50 cm de profondeur.

A droite : horizon carotté à -140 cm de profondeur.

Sondage pédologique n°6 :

• A -50 cm : Couleur noir froment, structure fibreuse, restes de végétaux identifiables, humidité forte.

• A -140 cm : Couleur noir froment, structure fibreuse, restes de végétaux identifiable, humidité forte, nappe à -20 cm.

Figure 20 : Cliché du sondage pédologique 6 (Biotec, le 28.07.2016) A Gauche : horizon carotté à -50 cm de profondeur.

A droite : horizon carotté à -140 cm de profondeur.

Sondage pédologique n°7 :

• A -50 cm : Couleur noir froment, structure fibreuse, restes de végétaux identifiables, humidité forte.

• A -140 cm : Couleur noir froment, structure fibreuse, reste de végétaux identifiable, humidité forte, nappe à -10 cm.

Figure 21 : Cliché du sondage pédologique 7 (Biotec, le 28.07.2016) A Gauche : horizon carotté à -50 cm de profondeur.

A droite : horizon carotté à -140 cm de profondeur.

2.5 Analyse de la pédologie du site

Les sondages pédologiques ont été réalisés afin de pouvoir caractériser le sol des différentes entités du site, en se basant sur l’occupation du sol et en fonction des différentes formations végétales présentes. Ces sondages pédologiques ont pu montrer que, sur l’emprise de la pessière, le sol correspond principalement à un horizon histique assaini. En effet, la structure pédologique est humifère grumeleuse, bien décomposé, avec une faible porosité et faiblement humide. Le sondage n°4 ne présente pas d’histosol. Le sondage réalisé montre un sol brun argileux, compact, avec un faible taux de matière organique. Tout porte à croire que cette surface n’a pas connu de processus turfigènes. La situation topographique de cette surface, légèrement plus haute que le reste des terrains laisse supposer que la saturation en eau du sol n’a pas été suffisante pour favoriser l’accumulation de matière organique sous forme de tourbe. Les sondage 5 ;6 et 7 attestent de la présence d’histosols sur à minima 1.4 mètres de profondeur. En amont direct du passage à gué, les horizons histiques sont de type saprique/mésique, c’est à dire que la matière organique présente un degré de décomposition relativement avancé (sondage 5), bien que très humide, cette surface doit connaitre des variations de la nappe suffisamment importante pour favoriser la décomposition de la matière organique. La présence d’un cours d’eau traversant cette surface favorise vraisemblablement ces variations.

Pour la majeure partie de la surface du site située en amont du cours d’eau, aucun drain ne favorise l’assainissement de la zone, en conséquence les variations de la nappe sont minimes, celle-ci est sub-affleurante même au cœur de l’été (sondage réalisé en juillet 2016). Les histosols présents sont de type mésiques, de couleur brun marron, avec la présence d’une structure fibreuse, des restes végétaux difficilement identifiables et un lixiviat trouble et brun. Ce type d’histosol est assez caractéristiques des tourbière alcalines, le pH basique favorisant la décomposition en opposition aux tourbières acides, expliquant l’absence d’histosols firbriques caractéristiques de tourbières à sphaigne.

La carte ci-après a été réalisée en extrapolant les résultats des sondages en fonction de l’uniformité des formations végétales et de la topographie du site.

Figure n°22 : Cartographie de la pédologie du site d’étude après extrapolation des sondages pédologiques réalisés sur site (réalisation Biotec 2016 sous Qgis).

2.6 Historique et analyse diachronique du site

A travers la consultation des photos aériennes anciennes disponibles sur le site de l’IGN (géoportail.fr) il est possible de rendre compte de l’évolution du site durant le siècle dernier. Ainsi, comme bon

A travers la consultation des photos aériennes anciennes disponibles sur le site de l’IGN (géoportail.fr) il est possible de rendre compte de l’évolution du site durant le siècle dernier. Ainsi, comme bon