Résilience (écologie)

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Après un incendie, l'écosystème forestier a une certaine capacité à « cicatriser » et à se reconstituer. Cette capacité de résilience écologique varie selon le contexte biogéographique et historique.
Exemple illustrant la capacité des arbres à contribuer à la résilience écologique ; L'épave métallique de l'Edith Cavel coulé en 1825 près de l'estuaire du Maroni, en Amérique du Sud, s'est rapidement couvert d'arbres d'essences pionnières bien qu'exposée en été à une température diurne très élevée.

La résilience écologique est la capacité d'un écosystème, d'un habitat, d'une population ou d'une espèce à subir une perturbation puis à conserver ou retrouver les caractéristiques initiales de structure et de fonctions[1]. Ainsi, plus l'état de fonctionnement d'un écosystème est bon, plus grande est sa résilience et donc sa capacité à subir des perturbations importantes. À l'inverse, la dégradation d'un écosystème s'accompagne d'une perte de naturalité et réduit sa capacité à absorber les impacts. De manière générale, la diversité et la complémentarité des organismes présents dans un milieu sont les gages d'une meilleure capacité de résilience[2].

Par exemple, la résilience d'un écosystème forestier s'exprime à travers sa capacité à se reconstituer après un incendie avec la banque de graines du sol, grâce aux semences et propagules apportées par l'air, l'eau ou des animaux ou encore à partir des rejets ou de la cicatrisation d'individus résistants au feu.

Origine du concept[modifier | modifier le code]

Des chercheurs aussi différents que James Lovelock, l'écologue canadien C.S. Holling ou américain David Tilman (en) ont montré le lien entre l'état de la biodiversité et la résilience des écosystèmes, le premier au travers de son « hypothèse Gaïa », le second dans un article qui a en 1973 promu ce concept, et le troisième dans ses travaux sur la biodiversité.

David Tilman avec l’Université St-Paul (Minnesota, États-Unis) a étudié l'effet de la biodiversité dans la prairie de cette région, à partir de 1982, en mesurant la productivité du milieu sur 207 parcelles plantées d'espèces locales contrôlées. Certaines parcelles étaient monospécifiques, ne contenant qu'une seule espèce végétale, les autres en contenant des quantités croissantes, avec différentes associations. En 1988, une grave sécheresse, la pire en 50 ans, a affecté la région, tuant toutes les récoltes et causant trois milliards de dollars de perte pour les agriculteurs. L'équipe de David Tilman a alors constaté que certaines parcelles avaient spectaculairement résisté et qu'il s'agissait toujours des parcelles présentant la plus grande biodiversité. La productivité de parcelles n'abritant qu'une ou deux espèces de plantes a été cette année-là six fois moindre que celles des parcelles en comportant 15 à 25, ce qui prouve l'importance des associations d'espèces adaptées à une zone biogéographique, les unes captant mieux l'azote de l'air, d'autres l'eau de profondeur, etc. La biodiversité est aussi une diversité fonctionnelle permettant aux communautés d'espèces, c'est-à-dire à l'écosystème, d'exploiter au mieux les ressources du lieu et du moment. Cette étude portait sur la diversité spécifique des espèces, mais il semble que la diversité génétique joue un rôle aussi important, notamment dans les populations naturellement quasi monospécifiques des milieux extrêmes (sub-polaires, sub-désertiques, salés, etc.). À plus large échelle, la diversité des milieux joue un rôle équivalent[1].

En 1996, le projet européen BIODEPTH a associé, dans le même esprit, huit pays qui ont étudié la biodiversité de 480 parcelles. En 1999, les observations de David Tilman étaient confirmées : plus la diversité des espèces était importante, plus l’écosystème était productif et résilient face aux perturbations[3].

Aujourd'hui, dans un contexte de dérèglement climatique, la résilience devient une clef essentielle pour permettre aux villes et territoires de s'adapter[4].

Description[modifier | modifier le code]

À l'ouest de La Nouvelle-Orléans, 6 mois après le passage de l'ouragan Katrina.

La résilience écologique est une forme de résistance : c'est la capacité d'un système vivant (population, écosystème, biome, biosphère…) à retrouver ou à conserver un état d'équilibre dynamique après une phase d'instabilité due à une perturbation extérieure ou interne[5].

Conditions nécessaires[modifier | modifier le code]

Les conditions nécessaires pour garantir la résilience varient selon les espèces, les populations et les paysages ou biomes considérés. De manière générale c'est l'état la richesse de la biodiversité et les capacités d'évolution, qui passent notamment par le maintien de la diversité génétique, qui garantissent une bonne résilience[6]. Pour les forêts par exemple[7], ce sont les grandes forêts tropicales qui selon les modèles les plus récents et les plus complexes, se montrent plus résilientes au réchauffement climatique, en termes de conservation de leur biomasse face aux sécheresses. Toutefois, la capacité de résilience de tout système à des limites et le modèle HadCM3 du Met Office's Hadley Centre prédit une perte de biomasse dans les forêts tropicales d'ici 2100[8].

Mesure[modifier | modifier le code]

Cette résistance peut se mesurer à l'aune de l'importance de la perturbation pouvant être absorbée avant que le système ne change de structure, modifiant les variables et les processus qui en contrôlent le comportement. Ce type de résistance pour les systèmes vivants est la résilience écologique. On peut difficilement l'évaluer à échelle globale ou planétaire mais, aux échelles locales, on peut mesurer la résilience de systèmes locaux suite à des perturbations (inondation, sécheresse, incendie, pulvérisation de biocide...) dans la nature, en laboratoire, ou dans un écotron[9].

Colonisation spontanée d'un champ après arrêt de la culture, en Pologne. Ici, des graminées, puis des arbres, apparaissent, en commençant par des espèces et essences pionnières.

Effet de seuil[modifier | modifier le code]

L'effet de seuil, en écologie, est directement lié au concept de résilience. Un écosystème en bon état, et donc résilient, aura la capacité de supporter un nombre parfois très important d'agressions extérieures : événement climatique ou tellurique (volcan, séisme), incendie, invasion biologique, pollution, exploitation... Plus son état de fonctionnement est bon, meilleure est sa résilience et plus grande sera sa capacité à encaisser des pressions. De plus, ces différents impacts n'auront parfois pas d'effet visible sur le milieu, ils n’altèrent pas nécessairement les services produit. Puis, un événement supplémentaire, parfois mineur, atteint le seuil de rupture et vient détruire l’équilibre qui existait. L'écosystème est alors transformé, souvent de manière irréversible. Un autre équilibre se crée ensuite, avec ses seuils de ruptures propres, difficilement décelables. Cet effet de seuil est une caractéristique constante du fonctionnement des espèces, des populations et des écosystèmes[10],[11].

Corridors écologiques[modifier | modifier le code]

Quand l'intégrité écologique d'un milieu est dégradée, des connectivités écologiques fonctionnelles (et donc pas seulement apparente) semblent être une condition de la résilience et de la stabilité à long terme de l'écosystème[12].

Début de colonisation et dégradation de l'asphalte par une flore spontanée, sur la partie forestière d'une autoroute polonaise non terminée et peu utilisée (Olimpijka)

Interventions pour favoriser la résilience[modifier | modifier le code]

Article connexe : Génie écologique.

Le génie écologique et la gestion restauratoire permettent d’accélérer les processus naturels de résilience[13] en s'inspirant des processus naturels de résilience plutôt qu'en essayant de mettre en place de substituts. C'est même l'objectif principal d’une action de génie écologique dont la finalité est de « favoriser la résilience de l'écosystème »[14]. Les interventions peuvent être réparties  :

  • gestion des milieux : méthodes d'intervention (ou de non-intervention) et pratiques favorisant la biodiversité comme la gestion différenciée, l'agroécologie, l'éco-pâturage ;
  • restauration de milieux ou de fonctions écosystémiques : par exemple, restauration en forêt méditerranéenne d'une zone forestière mixte, c'est-à-dire composée d'un mélange feuillus-résineux, la diversité des espèces rendant en effet la forêt plus résiliente aux incendies, attaques de rongeurs, augmentations de températures... ;
  • création de milieux : zones humides, prairies sèches, landes, steppes, strate herbacée[15]... ;
  • intégration de l'activité économique dans l'écosystème.

Observation d'un phénomène de résilience écologique : exemple de Tchernobyl[modifier | modifier le code]

Dans la zone interdite suite à la catastrophe nucléaire de Tchernobyl, des loups et les ours sont spontanément revenus. De nombreuses autres espèces, d'oiseaux notamment, recolonisent la zone depuis que l'agriculture et la chasse y ont disparu. Cette zone peut donc être considérée comme une démonstration de la capacité de résilience de la nature qui, suite à une perturbation importante[16], est capable de réparer elle-même assez rapidement ses fonctionnalités écologiques[17].

Pour autant, l'idée largement répandue que Tchernobyl est devenu un réservoir de biodiversité est à nuancer. Anders Pape Moller, de l’université Pierre-et-Marie-Curie de Paris, étudie la biodiversité sur ce site contaminé depuis plus de 10 ans et a prouvé que la biodiversité décroît, parfois fortement, dans les zones fortement radioactives[18],[19],[20],[21],[22]. Ainsi, certaines populations d’oiseaux sont inférieures de moitié dans ces zones, de même, que pour une partie des espèces d'insectes, pour lesquelles les populations sont inférieures à 90 % par rapport au reste de l'Ukraine[23]. Cette zone pourrait donc plutôt être un piège écologique.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b (en) C. S. Holling, « Resilience and Stability of Ecological Systems », Annual Review of Ecology and Systematics,‎ (lire en ligne)
  2. Thomas Cordonnier, « Disturbance, diversity and permanence of structures in forest ecosystems », Life Sciences,‎ (lire en ligne)
  3. Résumé/communiqué des conclusions de Biodepth
  4. CGDD (2015) http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/ED123.pdf Villes et territoires résilients ; SOES, Études & documents ; N° 123 MAI 2015, publié dans le cadre de la COP21.
  5. Ahmed Tlili, « Signification écologique de la tolérance acquise des communautés microbiennes des biofilms de rivières à une contamination d’origine anthropique », Thèse : Agricultural sciences. Université Claude Bernard - Lyon I,‎ (lire en ligne)
  6. « La biodiversité est essentielle aux investissements dans les forêts et le carbone », sur cbd.int, (consulté le 27 avril 2018)
  7. Koskela, J., Buck, A. and Teissier du Cros, E., editors. 2007. Climate change and forest genetic diversity:Implications for sustainable forest management in Europe. Bioversity International, Rome, Italy. 111 pp
  8. Quentin Mauguit (2013), Réchauffement : les forêts tropicales plus résistantes qu’il y paraît
  9. A. Steinman, P. J. Mulholland, A. V. Palumbo, T. F. Flum & D. L. Deangelis, « Resilience of lotic ecosystems to a light-elimination disturbance », Ecology, vol. 72, 1299–1313, 1991 (Résumé).
  10. Pierre Dupraz, « Programmes agri-environnementaux en présence d’effets de seuil. », Cahiers d’Economie et de Sociologie Rurales, INRA Editions,‎ (lire en ligne)
  11. Sylvie VANPEENE-BRUHIER, « Évaluation des risques environnementaux pour la gestion durable des espaces : synthèse des concepts de l'écologie du paysage. », CEMAGREF,‎ , p. 13 (lire en ligne)
  12. R. Armstrong, « The effects of connectivity on community stability », American naturalist, vol. 120, 391–402, 1982.
  13. Article vulgarisé sur des méthodes d'ingénierie écologique favorisant la résilience des écosystèmes
  14. « Vocabulaire de l'environnement (liste de termes, expressions et définitions adoptés) », sur legifrance.gouv.fr, (consulté le 26 avril 2018)
  15. Liste d'exemples de strates herbacées restaurées au Royaume-Uni, illustrés de photographies
  16. (en) Henrik von Wehrden, « Consequences of nuclear accidents for biodiversity and ecosystem services », Conservation Letters,‎ (lire en ligne)
  17. (en) Robert J. Baker, Ronald K. Chesser, « The Chernobyl nuclear disaster and subsequent creation of a wildlife preserve », Environmental Toxicology and Chemistry,‎ , vol. 19, n°5, p. 1231-1232 (lire en ligne)
  18. (en) Anders Pape Møller, « Efficiency of bio-indicators for low-level radiation under field conditions », Elsevier,‎ (lire en ligne)
  19. (en) A. P. Møller, « Cumulative effects of radioactivity from Fukushima on the abundance and biodiversity of birds », Journal of Ornithology,‎ (lire en ligne)
  20. (en) A. P. Møller, T. A. Mousseau, « Conservation consequences of Chernobyl and other nuclear accidents », Biological Conservation,‎ (lire en ligne)
  21. (en) A. P. MØLLER, T. A. MOUSSEAU, « Determinants of interspecific variation in population declines of birds after exposure to radiation at Chernobyl », Journal of applied ecology,‎ (lire en ligne)
  22. (en) A.P Møller, T.A Mousseau, « Species richness and abundance of forest birds in relation to radiation at Chernobyl », The Royal society publishing,‎ (lire en ligne)
  23. http://www.journaldelenvironnement.net/article/tchernobyl-destructeur-de-biodiversite,18478

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Martin, Sophie., La résilience dans les modèles de systèmes écologiques et sociaux, Thèse de doctorat de mathématiques appliquées, de l'école normale supérieure de Cachan (soutenance : 2005-06-17).
  • P. SCHUSTER, K. SIGMUND & R. WOLFF « Dynamical systems under constant organization 3 : Cooperative and competitive behavior of hypercycles », Journal of Differential Equations, vol. 32, 357–368, 1979
  • G. BUTLER, H. FREEDMAN & P. WALTMAN, « Persistence in dynamical systems », Journal of Differential Equations, vol. 63, 255–263, 1986
  • H. FREEDMAN & P. WALTMAN, « Persistence in models of three interacting predatorprey populations », Mathematical Biosciences, vol. 68, 213–231, 1984.
  • F. JORDAN, I. SCHEURING & I. MOLN´A R, « Persistence and flow reliability in simple food webs », Ecological Modelling, vol. 161, 117–124, 2003.
  • V. A. A. JANSEN & K. SIGMUND, « Shaken not stirred : on permanence in ecological communities », Theoretical Population Biology, vol. 54, no 3, 195–201, 1998.
  • R. MAY, « Thresholds and breakpoints in ecosystems with a multiplicity of stable states », Nature, vol. 269, 471–477, 1977.
  • C. WISSEL, «A universal law of the characteristic return time near thresholds », Oecologia, vol. 65, 101–107, 1984.
  • C. HOLLING, The Resilience of Terrestrial Ecosystems : Local Surprise and Global Change, W. CLARK & R. MUND (dir.), chap. Sustainable development of the biosphere, Cambridge University Press, UK, 1986.
  • R. MAY, Stability and Complexity in Model Ecosystems, Princeton University, Princeton (NJ), 1973.
  • D. TILMAN, « Biodiversity : population versus ecosystem stability », Ecology, vol. 77, 350–363, 1996.
  • P. EHRLICH & A. EHRLICH, Extinction : the Causes and Consequences of the Disappearance of Species, Random House, New York, 1981.
  • B. WALKER, « Biological diversity and ecological redundancy », Conservation Biology, vol. 6, 18–23, 1992.
  • J. BEDDINGTON, C. FREE & J. LAWTON, « Concepts of stability and resilience in predator-prey models », Journal of Animal Ecology, vol. 45, 791–816, 1976.
  • J. BENGTSSON, « Disturbance and resilience in soil animal communities », European Journal of Soil Biology, vol. 38, 119–125, 2002.
  • N. BONNEUIL & K. M¨ULLERS, «Viable populations in a prey-predator system », Journal of Mathematical Biology, vol. 35, 261–293, 1997.
  • M. A. JANSSEN & S. R. CARPENTER, « Managing the resilience of lakes : a multiagent modeling approach », Conservation Ecology, vol. 3, no 2, 15, 1999.
  • A. IVES, « Measuring resilience in stochastic systems », Ecological Monographs, vol. 65, no 2, 217–233, 1995.
  • C. LIN XU & Z. ZHEN LI, « Stochastic ecosystem resilience and productivity : seeking a relationship », Ecological modelling, vol. 156, 143–152, 2002.
  • M. A. JANSSEN & S. R. CARPENTER, « Managing the resilience of lakes : a multiagent modeling approach », Conservation Ecology, vol. 3, no 2, 15, 1999.
  • A. IVES, « Measuring resilience in stochastic systems », Ecological Monographs, vol. 65, no 2, 217–233, 1995.
  • C. LIN XU & Z. ZHEN LI, « Stochastic ecosystem resilience and productivity : seeking a relationship », Ecological modelling, vol. 156, 143–152, 2002.
  • J. BENGTSSON, « Disturbance and resilience in soil animal communities », European Journal of Soil Biology, vol. 38, 119–125, 2002.