Chapitre 1 : Contexte scientifique et objectifs
1.3. Les zones humides
Les zones humides ont été définies avec précision dans la convention de Ramsar signée en février 1971 en Iran par 169 pays. Cette convention désigne les zones humides comme « des étendues de marais, de fagnes, de tourbières ou d’eaux naturelles ou artificielles,
permanentes ou temporaires, où l’eau est stagnante ou courante, douce, saumâtre ou salée, y compris des étendues d’eau marine dont la profondeur à marée basse n’excède pas six mètres ». En France, le code de l’environnement définit de la même manière les zones
humides comme des « terrains, exploités ou non, habituellement inondés ou gorgés d’eau
douce, salée ou saumâtre de façon permanente ou temporaire ; la végétation, quand elle existe, y est dominée par des plantes hygrophiles (nécessitant un milieu humide pour se
développer) pendant au moins une partie de l’année » (Art. L.211-1). Les zones humides recouvrent 10% de la surface des terres émergées (Bergkamp and Orlando, 1999). Ces zones humides sont généralement classées en différentes catégories, avec notamment les zones humides alluviales ou plaines alluviales.
Figure 6 : Représentation simplifiée des zones de plaines alluviales (Bernard-Jannin, 2013).
Les zones humides alluviales sont définies comme les zones encadrant les cours d’eau fréquemment inondées lors des épisodes de crues (Evans and Goudie, 2004). Elles
représentent 15% de la surface totale des zones humides (Bergkamp and Orlando, 1999). La surface qu’elles recouvrent correspond généralement au lit majeur (Figure 6). Elles présentent des faibles pentes et leur profil pédologique est majoritairement constitué d’alluvions, provenant de dépôts sédimentaires du cours d’eau adjacent lors des crues. Les plaines alluviales ont une largeur proportionnelle à la largeur du cours d’eau et peuvent varier de quelques dizaines de mètres à plusieurs dizaines de kilomètres pour les très grands cours d’eau comme l’Amazone. Elles sont délimitées par une rupture de pente suivie de terrasses, qui sont des anciennes plaines alluviales ou sont constituées de roche mère. La superficie des plaines alluviales est estimée à 2,2 106 km2 à l’échelle globale (Bergkamp and Orlando, 1999). Ces plaines alluviales sont majoritairement constituées d’une zone agricole et d’une zone riparienne.
Les zones ripariennes correspondent à un milieu où la végétation est influencée par une variation annuelle du niveau de l’eau (Figure 7 ; Swanson et al., 1989) et constituent une zone d’interaction (écotone) entre les écosystèmes terrestres et les écosystèmes aquatiques (Figure 7). La largeur de la zone riparienne dépend de la largeur du cours d’eau, du régime hydrologique et de la géomorphologie (Naiman and Décamps, 1997).
Figure 7 : Position des zones ripariennes comme écotones entre écosystèmes terrestres et aquatiques (Spray and McGlothlin 2004).
Des modifications sur la structure des plaines alluviales peuvent avoir lieu sous l’influence de pressions exercées sur elles comme le changement d’occupation du sol ou l’installation d’infrastructures hydrauliques telles que les digues et les barrages (Tockner and Stanford, 2002). A ce titre, la zone agricole est en train de gagner du terrain sur la zone riparienne dans les zones humides alluviales.
1.3.2. Distribution des zones humides alluviales
Les zones humides alluviales représentent 15% des zones humides (Bergkamp and Orlando, 1999). Ces zones se présentent sous deux formes : zones de plaines inondables et zones de forêts inondables (Figure 8). A l’échelle de la planète, les zones humides alluviales représentent 1,5% des terres émergées. Cependant, ces zones jouent un rôle primordial dans la régulation des flux de nitrates et de sédiments avec des réductions des exports pouvant aller au-delà des 90% (Gilliam, 1994).
Figure 8 : Répartition des principales zones humides alluviales à l'échelle de la planète. Données tirées duhner and Döll (2004).
1.3.3. Principaux services écosystémiques rendus par les zones humides
alluviales
De nombreux services écosystémiques de toutes les catégories sont rendus par les zones humides alluviales (Soman et al., 2007). Elles délivrent 25% des services écosystémiques terrestres avec notamment des services de régulation de quantité et de qualité d’eau, de rétention de nutriments, de régulation des crues (Bergkamp and Orlando, 1999) ou de protection de la biodiversité pour une surface couverte seulement de 1,4% des terres émergées (Mitsch and Gosselink, 2000). L’élimination de l’azote est un de ces services catégorisé dans les fonctions de régulation de la qualité de l’eau et peut atteindre des taux allant de 0,5 à 2,6 kgN.ha-1.jour-1 (Tockner and Stanford, 2002). Des mesures et
modélisations sur des sites d’étude particuliers comme la Garonne ont démontré des taux d’élimination des nitrates par les zones humides alluviales autour de 0,05-0,06 kgN.ha-1.jour-1 (Sánchez-Pérez et al., 2003 ; Sun et al., 2018) ou sur d’autres cours d’eau européens avec des taux de dénitrification allant jusqu’à 0,25 kgN.ha-1.jour-1 (Burt et al., 1999).
1.3.4. Vulnérabilité des zones humides alluviales
Traditionnellement des zones insalubres car infectés par les moustiques, les zones humides alluviales n’étaient pas approchées par l’homme. Cependant, ces dernières décennies, diverses pressions sont exercées sur ces zones humides alluviales à l’échelle mondiale. Ces zones sont des lieux favorables à une agriculture productive due à la fertilité importante des sols et ont donc été amenés à une conversion de l’occupation du sol de plus en plus en faveur de l’agriculture (90% des plaines alluviales d’Europe et d’Amérique du Nord sont cultivées). L’intensification de l’agriculture a également un effet sur le fonctionnement des plaines alluviales par l’apport d’intrants, d’eau en excès par irrigation et une pression supplémentaire par l’introduction d’espèces invasives (Tockner and Stanford, 2002). Les aménagements humains le long des cours d’eau comme les barrages et les digues ont aussi un impact sur la dynamique hydrologique et sur la connectivité entre la zone humide alluviale
et le cours d’eau. Toutes ces sources de pression entrainent des perturbations dans les écosystèmes des plaines alluviales pouvant mener à une diminution de la biodiversité et des ressources disponibles ainsi qu’une diminution du service de régulation de régulayion de la qualité de l’eau apporté par ces zones humudes alluviales.
De plus, les anciens dragages de sédiments dans les lits, l’exploitation des sédiments du lit majeur comme source de matériaux de construction ainsi que la retenue des sédiments par les barrages entrainent un enfoncement progressif du lit mineur des cours d’eau, ce qui résulte en une baisse du niveau des nappes et donc une réduction des échanges entre la nappe de la zone humide alluviale et le cours d’eau.