Valeurs écosystémiques des zones humides fluviales

Pendant longtemps, les zones humides ont été considérées comme des zones sans valeur

et inutilisables, dont le drainage et l’assèchement étaient la seule exploitation possible (Mitsch

and Gosselink, 1986), notamment pour l’expansion des aires urbaines, industrielles et

agricoles (Pinder and Witherick, 1990). Aujourd’hui, il est reconnu que les zones humides

constituent des secteurs à très forte valeur écologique et patrimoniale (Larson et al., 1989, Turner et al., 2000 ; Woodward et Wui, 2001).

I.2.1. Fonctions écologiques et services économiques

Afin d’évaluer la valeur des zones humides, les gestionnaires et les scientifiques distinguent les fonctions écologiques des services économiques associés, qui profitent directement aux sociétés (Tableau 1-1, Lasron et al., 1989).

Tableau 1-1 : Liste des fonctions écologiques et valeurs économiques des zones humides (adaptée de Lasron et al., 1989).

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Fonctions écologiques Services et valeurs économiques

Régulation et atténuation des crues Réduction des dégâts liés aux inondations

Recharge des cours d’eau et atténuation

des étiages

Réservoirs, réduction des dégâts liés aux sécheresses

Stabilisation des sédiments Réduction de l’érosion

Rétention et transformation des nutriments Réduction des coûts de purification et

stimulation de la productivité

Autoépuration et qualité des eaux Réduction des coûts de purification

Production et transfert de biomasse animale et végétale

Production de denrées alimentaires (chasse, pèche, récolte)

Habitat pour de nombreuses espèces animales et végétales, terrestres et aquatiques

Maintient de la biodiversité, écotourisme

Recharge des nappes phréatiques Augmentation de la quantité et de la

qualité des eaux phréatiques

Favorise l’exfiltration des eaux phréatiques

Augmentation de la productivité

Les paragraphes suivants apportent des précisions supplémentaires sur trois fonctions et services détaillés dans ce mémoire : le rôle réservoir de biodiversité, le recyclage de la

matière organique, et les processus biogéochimiques associés au cycle de l’azote.

I.2.2. Biodiversité et zones humides

Ecotone entre milieu terrestre et milieu aquatique, mais aussi entre eaux superficielles et

eaux souterraines, les zones humides fluviales offrent une grande variétés d’habitats,

favorisant ainsi le développement d’une importante diversité de la faune et de la flore (Larson

et al., 1989 ; Pollock et al. 1998). Maintenir la biodiversité permet non seulement de préserver

des espèces à forte valeur patrimoniale, mais aussi d’assurer le bon fonctionnement des écosystèmes (réseaux trophiques, dégradation de la matière organique, etc…).

En France métropolitaine, les zones humides fluviales ont fortement régressé et ne couvrent désormais que 3 % du territoire. Cependant, elles hébergent près du tiers des espèces végétales remarquables ou menacées, la moitié des espèces d'oiseaux et la totalité des espèces d'amphibiens et de poissons. En effet, la diversité des habitats offre des lieux de protection, de nourrissage et de reproduction pour de nombreuses espèces. Elles constituent des étapes migratoires, des lieux de reproduction ou d'hivernage pour de nombreuses espèces d'oiseaux aquatiques et de poissons.

A l’échelle des plaines alluviales, la biodiversité des zones humides peut s’appréhender

à travers différentes composantes (Amoros et Bornette, 2002) :

- La diversité alpha correspondant à la diversité d’une communauté un sein d’un habitat,

pouvant se mesurer notamment par la richesse spécifique (nombre d’espèces présentes), à une

date donnée (ex : pendant l’étiage) ou sur l’année.

- La diversité beta correspondant à l’hétérogénéité spatiale des communautés entre différents

habitats, prenant en compte le turn-over spatial, et augmente lorsque les communautés

divergent l’une de l’autre (en fonction du nombre d’espèces caractéristiques d’un seul

habitat).

- La diversité gamma correspond à la biodiversité totale de l’ensemble de la mosaïque

d’habitats (la plaine alluviale et toutes ses lônes), et est fonction de la diversité intra-habitat (alpha), de la diversité inter-habitat (beta). La diversité des habitats au sein de la plaine alluviale est donc ici essentielle.

I.2.3. Production primaire, minéralisation et séquestration du carbone

Les zones humides entretiennent et supportent une importante production de biomasse (Brinson et al., 1981), et contribuent également à la minéralisation et la séquestration du

carbone. Bien qu’elles ne couvrent que 6 à 8 % de la surface des eaux douces de la planète, les zones humides sont des écosystèmes hautement productifs (Bernal & Mitsch, 2012) et représentent près du tiers du stock de carbone organique des sols (Mitra et al., 2005 ; Mitsch & Gosselink, 2007). La minéralisation et la séquestration du carbone dans les zones humides dépendent des caractéristiques hydrogéologiques, ainsi que des communautés végétales dominantes contrôlant la nature et la qualité de la biomasse produite (Bernal & Mitsch, 2012).

De plus, les communautés d’invertébrés peuplant les milieux aquatiques contribuent de façon

significative à la minéralisation de la matière organique particulaire, et plus particulièrement

33 apparaissent comme des facteurs déterminant de la vitesse de dégradation (Petersen & Cummins, 1974 ; Smith & Lake, 1993 ; Huryn et al., 2002 ; Hieber et al., 2002 ; Dangles et al., 2004 ; Lecerf et al., 2006 ; Marmonier et al. 2010, Piscart et al. 2011). De plus, les invertébrés contribuent à la séquestration du carbone et son transfert vers les sédiments par le processus de bioturbation (Mermillod-Blondin, 2011).

Lorsque la séquestration de la matière organique (MO) est optimale, les zones humides contribuent au transfert du CO2 atmosphérique vers les sédiments (Figure 1-1). Cette fonction écologique des zones humides dépend directement des liens entre les caractéristiques physiques/hydrologiques, la diversité végétale et animale, et de la nature des interactions entre ces organismes, plus particulièrement des interactions trophiques. Cependant, lorsque les conditions environnementales se dégradent (anoxie), le recyclage de la MO est perturbé. Cette

dernière s’accumule et/ou fermente, conduisant au relargage de méthane (CH4), un gaz à effet

de serre considérablement plus puissant que le CO2.

Figure 1-1: Production de biomasse et séquestration du CO₂ atmosphérique par les zones humides.

Séquestration de la MO

Biomasse végétale Biomasse autochtone (plantes aquatiques : algues, macrophytes) Biomasse allochtone (plantes terrestres : litières de feuilles) Biomasse Animale (Invertébrés et vertébrés) Invertébrés décomposeurs et microorganismes Biomasse microbienne (biofilms, bactéries et champignons)

Fixation du CO

₂

atmosphérique ^CH

4 Biomasse totale

I.2.4. Cycles biogéochimiques et qualité de l’eau

De nombreux cycles biogéochimiques associés aux principaux flux d’énergie, de

matière et de nutriments ont également lieu au sein des zones humides, et contribuent à leur

capacité d’autoépuration et au contrôle de la qualité des eaux (Johnston et al., 1990 ; Jansson et al., 1998). De façon générale, les zones humides sont considérées comme étant plus

efficaces que les milieux courants pour retenir et transformer les nutriments, du fait d’un

temps de résidence plus important (Saunders and Kalff, 2001, Clément et al., 2002).

Interface entre le milieu terrestre et le milieu aquatique, mais aussi entre les eaux superficielles et les eaux de nappe, elles interceptent et transforment de nombreuses

substances dissoutes dans les eaux de ruissellement et les cours d’eau, notamment des

composés azotés. Les nitrates (NO3-N) ou encore l’ammoniac (NH3-N), toxiques à forte

concentration, sont les responsables majeurs de l’eutrophisation des cours d’eau. Leur

présence dans le milieu aquatique peut avoir différentes origines, dont les pollutions

d’origines agricoles (excès d’engrais), urbaines (dysfonctionnement de stations d’épuration)

ou industrielles, mais aussi résulter de processus naturels dont la minéralisation de la MO. Les zones humides sont reconnues pour leur pouvoir filtrant et épurateur grâce à des processus

d’origine microbienne comme la nitrification (NH3 Æ NO2 Æ NO3^-) et la dénitrification

(NO₃^- Æ N₂O Æ N₂), qui aboutissent à la formation de diazote (N₂), un composé volatile

relargué dans l’atmosphère ne contribuant pas à l’effet de serre. Le biofilm, les macrophytes ou encore le couvert végétal terrestre (ripisylve) relativement développés et abondants dans

les zones humides fluviales contribuent également à l’élimination du NH₄ et NO₃^- par assimilation (Costerton et al., 1995 ; Chapman et al., 2001 ; McCain et al., 2003 ; Clément et al., 2002).

Enfin, certains microorganismes et végétaux sont capables de fixer ou transformer de nombreux composés toxiques relargués par les activités humaines, notamment des produits

phytosanitaires (pesticides) issus de l’agriculture, ou encore des métaux lourds et composés aromatiques biologiquement actifs issus de l’industrie et de l’urbanisation (Delpa et al., 2009).

Ces différents processus sont grandement influencés par l’état oxydo-reducteur du milieu, et

plus particulièrement les conditions d’oxygénation. Ils sont donc dépendants de l’hydrologie

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Dans le document Changements globaux et assèchement des zones humides fluviales : conséquences sur les processus biogéochimiques et les communautés d'invertébrés (Page 34-39)