Structure de RéNaTo en Réseau et descriptif de ses observatoires élémentaires

RéNaTo se propose de servir de plateforme de coordination des activités de recherche et d’initiation de projets scientifiques menés sur la thématique « Fonctionnement des tourbières tempérées et perturbations climatiques et anthropiques » avec une approche multi et interdisciplinaire. Notre motivation est de créer une synergie de ces compétences scientifiques à l’échelle nationale autour de 12 observatoires élémentaires instrumentés (ou en cours d’instrumentation) pour y observer sur le long terme les flux de C (CO2 et CH4) entre

l’atmosphère et les sols.

L’initiative RénaTo est de mettre en place une infrastructure opérationnelle sur le long terme au service de programmes de recherche. A l’heure actuelle, les sites de RéNaTo ne sont pas instrumentés d’une manière homogène de façon à répondre aux objectifs scientifiques fixés : par exemple, certains sites sont suffisamment équipés pour le suivi des flux de C à l’échelle de la communauté végétale (Frasne), alors que d’autres le sont pour le monitoring du niveau de la nappe d’eau (Gourgon ou Cessières).

Enfin, RéNaTo devra permettre la validation, l’archivage et la mise à disposition des données acquises et, à terme, contribuer à l’amélioration des modèles du cycle global du C dans les écosystèmes terrestres. Actuellement, les bases de données existantes rassemblent des chroniques continues pour certains sites (Frasne et La Guette depuis 2008, Cessières depuis 1967…) et discontinues pour d’autres (Frambouhans, Marais de Limagne…). Ces données ne sont actuellement pas centralisées : certaines sont gérées par les laboratoires et d’autres, par les gestionnaires des sites. Ces données seront intégrées dans la base de données gérée par un même et unique Système d’Informations Environnemental (SIE) qu’on se propose de mettre en place dans le cadre de RéNaTo (en collaboration avec le bureau d’études Géo-Hyd).

• 5.1. Le partenariat de RéNaTo :

RéNaTo sera coordonné par l’ISTO. 5 autres laboratoires et l’ISTO assureront le fonctionnement des 12 observatoires élémentaires.

Nom du SOERE Coordinateur Laboratoires impliqués dans la coordination

RéNaTo « Réseau de recherche National Tourbières » Responsable scientifique : Fatima Laggoun- Défarge

• Institut des Sciences de la Terre d’Orléans (ISTO) UMR 6113

• Chrono-Environnement (Besançon) – UMR 6249

• EcoBio (Rennes) – UMR 6553

• Environnement Ville et Société – UMR 5600 CNRS – ISTHME (St Etienne - Lyon)

• GEODE (Toulouse) – UMR 5602 • ECOLAB UMR 5245 (Toulouse)

Les laboratoires associés jouissent d’une indéniable légitimité pour coordonner un réseau national sur la thématique « perturbations & fonctionnement des tourbières ». Les chercheurs impliqués sont en effet reconnus au niveau international sur cette thématique et possèdent des compétences scientifiques et techniques tout à fait complémentaires (écologie, écophysiologie, biogéochimie, écologie microbienne, hydrogéologie, biodiversité végétale et microbienne, métrologie, palynologie, chimie de l’atmosphère…). Les compétences des 2 laboratoires SHS (isthme, St Etienne et GEODE/ECOLAB, Toulouse) dans le domaine de la connaissance intégrée et l’évolution récente des paysages et des pratiques est un atout majeur pour RéNaTo. La synergie de ces compétences est d’ores et déjà à l’œuvre à travers les projets de recherche et les publications relatifs à la thématique de RéNaTo.

D’autres laboratoires, même s’ils ne sont pas engagés dans la coordination des activités des observatoires élémentaires, interviendront de manière transversale dans l’instrumentation et les mesures et sont, de ce fait, étroitement associés au projet. Parmi ces laboratoires, l’implication forte du LSCE / IPSL (M. Ramonet, M. Schmidt) apportera toute son expertise concernant les mesures atmosphériques des GES et la modélisation des interactions émissions-climat- rétroaction (modèle ORCHIDEE). Le LPC2E collabore déjà de manière étroite avec l’ISTO (dans le cadre de l’OSUC, de l’ANR PEATWARM et du projet SPATIOFLUX). Il apportera ainsi ses compétences via notamment l’implémentation de techniques spectroscopiques (SPIRIT) initialement développées pour les mesures en ballon atmosphérique et redéployées avec succès au sol. Le laboratoire BioEMCo (S. Derenne, A. Huguet), associé déjà à l’ANR PEATWARM, apportera toute sa connaissance des processus biogéochimiques des cycles d’éléments dans les milieux continentaux humides.

• 5.2. Les observatoires élémentaires de RéNaTo :

RéNaTo est un réseau de 12 dispositifs d’observation élémentaires (voir figure ci-dessous). La demande de labellisation en Services d’Observation des dispositifs rattachés à des OSU est en cours. Par ailleurs, 4 sites sont intégrés dans des dispositifs de type SOERE ou OHM (SOERE ZAL et OHM Pyrénées).

Les systèmes étudiés sont des tourbières à sphaignes représentatives des régions et massifs français (Jura, Vosges, Massif Central, Pyrénées, Morvan Sologne, Bretagne et Picardie) choisis en fonction de leur diversité bio-climatique et répartis selon un gradient altitudinal s’échelonnant de 70 à 1650 m (Fig. ci-dessous). Ce sont, pour la plupart, des systèmes oligotrophes abritant une biodiversité souvent menacée et des espèces et habitats protégés. Ils présentent également un gradient d’intensité d’altération ou d’usage anthropique (drainage, extraction de tourbe, pâturage, fertilisation…). Ainsi, l’étude de ces sites soumis à des conditions climatiques variées et modifiés au cours du temps par des usages contrastés permettra de pondérer les effets des différents forçages (climatiques et/ou anthropiques).

Tous les sites sont des propriétés publiques (ou privées pour une minorité avec un conventionnement) et gérés par des structures associatives ou territoriales, ce qui constitue une garantie de la pérennité de leur suivi dans le cadre du SOERE. Au titre de leur statut comme réserves naturelles régionales (RNR) ou ZNIEFF ou Natura 2000, les sites sont soumis à des réglementations particulières qui garantissent leur gestion conservatoire, mais exigent néanmoins des demandes d’autorisation pour l’instrumentation de certains sites. Leur aménagement se fera en concertation avec les acteurs locaux (propriétaires ou gestionnaires).

• 5.3. La stratégie de RéNaTo :

Comme indiqué dans le tableau ci-dessous, RéNaTo sera structuré en deux niveaux. Le premier niveau est d’observer sur le long terme et sur l’étendue nationale les flux de GES entre le sol et l’atmosphère. Pour cela, tous les sites seront instrumentés de manière identique pour mesurer les paramètres pertinents (flux entrant, sortant de CO2, CH4) et les variables

explicatives (climat, hydrologie, végétation, dépôts de nutriments et de contaminants, caractéristiques des sols). Le deuxième niveau est de mesurer, sur le long terme et sur un nombre restreint de sites, le bilan de C de l’écosystème. Une série complémentaire d’appareils de mesure sera ainsi installée afin d’obtenir tous les flux entrant et sortant sous forme gazeuse, dissoute et particulaire. Le fort investissement dans le développement et la maintenance des équipements requis pour obtenir un bilan complet de C justifie l’implémentation de ces mesures sur un nombre limité de sites.

Nombre de

sites Grandeurs mesurées

Niveau 1 : Observation des flux de GES entre le sol

tourbeux et l’atmosphère 12

- Flux de GES

- Paramètres explicatifsa Niveau 2 : Observation des bilans de C de

l’écosystème 3 / 12

- Flux de GES

- Paramètres explicatifsa - Flux de C dissous et

particulaire

a_{Paramètres explicatifs : climat, hydrologie, végétation, dépôts de nutriments et de contaminants, caractéristiques}

des sols