Analyses paysagères et caractérisation du gradient rural-urbain

L’écologie urbaine s’est développée en parallèle du développement croissant des villes à l’échelle mondiale. Les premières études sur la végétation urbaine étaient portées par un intérêt naturaliste, avec la réalisation d’inventaires et de flores sur les espèces de plusieurs villes européennes, comme par exemple dans la ville de Paris dès le 17ème siècle (Sukopp, 2008). Ces premières investigations ont permis d’éclairer les scientifiques sur la diversité, principalement floristique, que le milieu urbain pouvait abriter. Mais ce n’est qu’à partir des années 1970, que la ville est appréhendée dans son entièreté, et où les questions d’ordre écologiques sont devenues plus importantes. De plus, très récemment, de nouvelles pratiques de gestions, portées par une volonté d’intégration de la nature en ville, émergent et contribuent à une plus grande diversité des espaces verts urbains. Ainsi, la ville est vue comme un écosystème où la conservation de la nature en son sein devient un enjeu (Sukopp, 2008). L’écologie urbaine s’est donc appliquée à définir l’écosystème urbain en tentant de comprendre les processus écologiques mis en œuvre par le phénomène d’urbanisation (McDonnell & MacGregorFors, 2016). L’espace urbain est caractérisé par un milieu très hétérogène spatialement et dynamique dans le temps (Cadenasso & Pickett, 2008). L’urbanisation est donc un phénomène complexe qui peut être vu comme l’action d’un gradient environnemental régissant spatialement la structure et le fonctionnement d’un système écologique aussi bien au niveau des écosystèmes, des communautés, ou des populations qui le compose (McDonnell & Pickett, 1990). Cette approche implique plusieurs échelles d’analyses en ne se limitant plus à l’échelle d’un habitat mais en intégrant une dimension paysagère. L’écologie urbaine, reliée au domaine de l’écologie du paysage, s’applique donc à comprendre les relations entre les patterns paysagers et les processus écologiques à différentes échelles (Wu et al., 2013). Ainsi, le gradient rural-urbain est un outil d’analyse important pour étudier les réponses des différentes communautés animales et végétales au développement urbain.

De nombreux travaux ont porté sur les communautés végétales. Les premières études se sont d’abord intéressées aux questions de diversité au niveau taxonomique. La comparaison du cas de plusieurs villes a montré que le milieu urbain tend à augmenter localement la richesse spécifique (McKinney, 2006). Cette augmentation peut être expliquée par l’apport d’espèces exotiques. Par exemple, dans une étude (Pyšek, 1998) portant sur 54 villes d’Europe, l’auteur observe que les espèces exotiques représentent 20 à 60% de la flore totale urbaine. Cependant, cet apport d’espèces augmente localement la richesse spécifique mais à une échelle plus large celle-ci diminue car les espèces natives sont peu à peu remplacées par les espèces exotiques (Zeeman et al., 2017). Ce phénomène marque une homogénéisation, plus ou moins marquée selon les villes, des communautés végétales urbaines (Aronson et al. 2014 ; McKinney 2006). Cette homogénéisation biotique représente donc un enjeu de conservation du patrimoine naturel, d’autant plus que des phénomènes de dettes d’extinction ont été mis en avant dans plusieurs villes du monde (Hahs, 2009). Ainsi, ces premières études se sont surtout concentrées sur la comparaison des communautés végétales des milieux naturels (et semi-naturels) aux communautés des milieux très anthropisés. Par la suite, des recherches ont cherché à comprendre les mécanismes écologiques sous-jacents à la structuration des communautés végétales en ville. Par exemple, le processus d’homogénéisation précédemment décrit est nuancé par ces nouvelles recherches qui analysent l’effet de l’urbanisation à des échelles plus fines. En effet, la richesse spécifique élevée en ville peut aussi être expliquée par l’hétérogénéité du milieu urbain qui offre une diversité d’habitats importante et qui permet donc d’accueillir une plus grande diversité d’espèces (Cochard, 2017). De plus, ces études orientées plus par un questionnement d’écologie urbaine, ont porté leur analyse sur des espaces herbacés plus « ordinaires », tels que les gazons, les prairies ou les friches urbaines plus caractéristiques du milieu urbain (Cochard, 2017).

L’effet de l’urbanisation sur la structuration des communautés végétales s’apparente à la succession de différents filtres qui agissent à la fois à une échelle paysagère et à une échelle plus locale (Williams et al., 2009). Au niveau paysager, ce phénomène se caractérise d’abord par une transformation du milieu qui va créer de nouveaux habitats et ainsi accueillir de nouvelles espèces. De plus, la fragmentation des milieux exerce une pression de sélection en amenant des processus d’extinctions pour les espèces ayant des capacités de dispersion moindres ou trop spécialisées. Enfin au niveau local, le développement urbain change les conditions environnementales en créant un milieu fortement pollué (aussi bien au niveau du sol que de l’air), présentant de fortes températures en lien avec les phénomènes d’îlot de chaleur urbain, et un sol sec associé à un fort stress hydrique (Williams et al., 2009). Ces différents filtres sélectionnent des espèces au sein d’un pool d’origine représenté par différentes communautés végétales présentes naturellement dans la région avant le développement urbain (Cochard, 2017; Williams et al., 2009). À cette sélection s’ajoute les différentes espèces exotiques qui sont importées par l‘homme selon ses préférences esthétiques et de gestion (Williams et al., 2009).

Présentation et caractérisation de la métropole d’Angers 

Présentation de la ville

Angers Loire Métropole est une aire urbaine du nord-ouest de la France. Elle est à la frontière entre le Bassin parisien et le Massif armoricain. La ville est comprise dans sa grande majorité dans le secteur biogéographique du secteur armoricain caractérisé par des formations rocheuses acides composées de schistes et de granites (Conservatoire botanique national de Brest). Le climat est océanique, se traduisant par une faible amplitude thermique annuelle et des précipitations régulières durant l’année. Au niveau de l’aire urbaine, Angers Loire Métropole regroupe 29 communes pour une superficie de 666km². En termes de démographie, la métropole d’Angers regroupe 296 390 habitants (INSEE 2017) ce qui en fait le plus grand centre urbain du Maine-et-Loire.

Caractérisation du paysage : travail méthodologique sur des outils d’études paysagères

Pour caractériser le paysage de la ville d’Angers, une carte d’occupation du sol à l’échelle de la métropole, combinant plusieurs bases de données cartographiques (BD TOPO 3.0, NDVI SPOT67…), a été réalisée lors d’un précédent stage (Rodier, 2020), et a servi de base d’étude pour ce travail. Différentes classes d’occupation du sol ont été définies : l’urbain regroupant voiries et bâti, les espaces agricoles considérant les cultures déclarées à la PAC, les espaces herbacés non-agricoles, et enfin les différents espaces ligneux tels que les bois, les haies, les landes, et les cultures ligneuses… À chaque variable est associée un code qui sera utilisé tout au long des analyses .

Relevés de végétation 

Plan d’échantillonnage

Au sein de la ville, le choix des différents sites prairiaux s’est fait selon plusieurs modalités. Les bords de routes, présentant des espaces prairiaux, sont écartés car leur structure linéaire est difficilement compatible avec les relevés prévus en parallèle pour les papillons. De plus, leur gestion est assez homogène et limite l’étude de l’effet de gestion. Enfin, les prairies humides sont aussi écartées pour avoir une homogénéité en termes d’habitat, ainsi que les prairies permanentes agricoles qui correspondent à d’autres logique de gestion, dans un objectif de production. Dans les sites restants, les sites de moins de 0.5ha sont mis de côté pour avoir une homogénéité des sites (notamment pour l’autre étude portant sur les papillons). Ensuite, les différentes modalités de gestion et paysagères ont été définies. Des entretiens avec différents gestionnaires d’espaces verts ont permis de mieux comprendre leurs pratiques puis de mieux définir des modalités de gestion. Ainsi, trois catégories de gestions ont été définies : une fauche par an de mi-mai à fin-juillet est catégorisée de fauche précoce, une fauche par an de mi-août à mi octobre est catégorisée de fauche tardive, et lorsqu’une à deux autres coupes sont effectués après la première fauche, le site est classé en 2-3 fauches. Pour définir les modalités paysagères « Urbain » et « Périurbain », il est important de s’appuyer sur des indices paysagers portant sur des caractéristiques morphologiques, c’est-à-dire sur des valeurs quantitatives d’occupation du sol (André et al., 2014). À partir des précédents rasters réalisés sous Chloé , les pourcentages d’occupation du sol autour des sites ont été calculés dans des fenêtres de 1000 mètres, 500 mètres et 250 mètres de rayon. Pour cette opération, l’outil statistique de zone est utilisé pour extraire et moyenner, sur chaque raster, les valeurs des pixels compris dans chacun des sites, représentés par des polygones sur une couche vecteur. Ensuite, la répartition des sites, par rapport aux différentes classes paysagères, est analysée grâce à différentes ACP et chaque site est classé dans une des deux modalités paysagères. Le plan d’échantillonnage , retient 34 sites. Chaque modalité de gestion présente au minimum 10 sites répartis dans deux modalités paysagères.

Protocole d’inventaires

La campagne de terrain s’est étalée de mai à juin 2021 sur la métropole d’Angers. Dans chacun des sites, 5 quadrats de 8m² (4m*2m) sont situés au centre, au nord, à l’est, à l’ouest et au sud du site et placé sur carte préalablement au terrain. Sur le terrain, ces quadrats sont construit à l’aide de décamètres, de piquets et de ficelles. Chaque quadrat est distant de 5 mètres minimum des bordures du site et des autres quadrats. Le recouvrement de chaque espèce  est évalué selon l’échelle d’abondance-dominance de Braun-Blanquet (1932) adaptée (la classe 2 est retranchée en deux).

Table des matières

Introduction
Méthode
1. Présentation et caractérisation de la métropole d’Angers
2. Relevés de végétation
3. Analyses statistiques
Résultats
1. Analyses paysagères et caractérisation du gradient rural-urbain
2. Structure de la communauté floristique des prairies en milieu urbain
3. Différence de composition entre modalités : analyse de caractéristiques écologiques
Discussion
1. Variables paysagères : définition et impact sur la végétation
2. La gestion comme facteur de différenciation des communautés floristiques
3. Aménagement des prairies urbaines : interaction entre pratiques de gestion et paysage
Conclusion
Bibliographie
Annexes

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