Soutenance mémoire
Erosion de la biodiversité et impacts anthropiques en eau douce
La diversité biologique, un enjeu essentiel du développement durable, fortement altérée à l’échelle globale
La diversité biologique, ou biodiversité, telle que définie par la Convention sur la Diversité Biologique, désigne la variété et la variabilité des organismes vivants et des complexes écologiques dont ils font partie, ce qui englobe la diversité au sein des espèces et entre espèces ainsi que celles des écosystèmes (Hambler & Canney, 2013). Le lien entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes a fait l’objet d’un grand nombre d’études (e.g. Loreau et al., 2001 ; Symstad et al., 2003), qui ont notamment mis en évidence les nombreux services essentiels rendus par la biodiversité aux populations humaines (i.e. services écosystémiques) (Balvanera et al., 2006 ; Cardinale et al., 2012). Cependant, de multiples facteurs affectent de manière substantielle la biodiversité à travers le monde, les principaux étant la modification des paysages due aux changements dans les pratiques agricoles et forestières et au développement urbain, ainsi que les changements climatiques (Millennium Ecosystem Assessment, 2005 ; Lee & Jetz, 2008). Les conséquences de l’altération globale de la biodiversité sur le fonctionnement des écosystèmes et leurs répercussions sur les activités humaines restent encore à préciser, mais on estime que la plupart des services écosystémiques sont d’ores et déjà considérablement affectés (Chapin et al., 2000 ; Hooper et al., 2012 ; Naeem et al., 2012 ; Dirzo et al., 2014).
L’érosion actuelle de la biodiversité est sans précédent dans l’histoire de l’humanité, avec un taux d’extinction des espèces jusqu’à mille fois supérieur à ce qui a pu être estimé sur les derniers millions d’années (Barnosky et al., 2011 ; Pimm et al., 2014), et une amplification de ce phénomène est attendu dans les décennies à venir (Sala et al., 2000 ; Thomas et al., 2004 ; Pereira et al., 2010). De plus, de nombreuses espèces restent encore à découvrir (Mora et al., 2011), ce qui implique que ces chiffres sont probablement sousestimés et qu’une partie de ces espèces aura peut être disparu avant d’être décrite (Costello et al., 2013). La mise en place de mesures de gestion efficaces pour lutter contre l’érosion de la biodiversité est par conséquent urgente (Butchart et al., 2010 ; Barnosky et al., 2011 ; Dirzo et al., 2014).
Les écosystèmes aquatiques continentaux, des milieux particulièrement fragiles
L’eau douce, une ressource vitale mais menacée
Les hydrosystèmes continentaux recouvrent seulement 0.8% de la surface totale de la Terre (Gleick, 2003). Ces écosystèmes fournissent pourtant de nombreux services indispensables aux populations humaines, que ce soit au niveau des usages domestiques (e.g. eaux potables), de l’approvisionnement en nourriture (e.g. pêche), du soutien de l’agriculture (e.g. irrigation), de la production énergétique (e.g. hydroélectricité), de l’industrie (e.g. métallurgie) ou des loisirs (e.g. activités nautiques, pêche de loisir) (Vörösmarty et al., 2000 ; Malmqvist & Rundle, 2002 ; Brauman et al., 2007 ; Strayer & Dudgeon, 2010). Ces services et usages très diversifiés font de l’eau douce une ressource unique et vitale pour l’humanité. Pourtant, de tels usages affectent de manière négative sa disponibilité et sa qualité (Bogardi et al., 2012). La dégradation et la raréfaction de la ressource en eau, cumulées à une augmentation de la demande liée directement à l’accroissement de la population mondiale, ont engendré des dangers croissants pour la santé humaine qui impactent aussi fortement la biodiversité inféodée aux milieux d’eau douce (Darwall et al., 2009 ; Vörösmarty et al., 2010 ; Bogardi et al., 2012). Les nombreuses menaces pesant sur les hydrosystèmes continentaux et leur biodiversité peuvent être classées en cinq grandes catégories résultant toutes directement des activités humaines (Dudgeon et al., 2006 ; Friberg, 2010 ; Laffaille & Brosse, 2011 ; Stendera et al., 2012) : la pollution des eaux (e.g. Malaj et al., 2014), la dégradation des habitats (e.g. Mueller et al., 2011), la modification des débits (e.g. Bunn & Arthington, 2002), les invasions biologiques (e.g. Leprieur et al., 2008) et la surexploitation des ressources naturelles (e.g. Allan et al., 2005). Les pressions environnementales s’exerçant à l’échelle globale, telles que les changements climatiques, viennent se superposer à ces cinq catégories de menaces (Dudgeon et al., 2006 ; Heino et al., 2009). Celles-ci perdurent pour la plupart depuis des décennies, voire des siècles, et sont amenées à s’intensifier dans le futur (Sala et al., 2000 ; Malmqvist & Rundle, 2002).
La situation de la biodiversité des milieux d’eau douce et de l’ichtyofaune
Les nombreux facteurs d’origine anthropique pesant sur les milieux d’eau douce en font l’un des écosystèmes les plus menacés au monde (Gleick, 2003 ; Jenkins, 2003; Feld et al., 2011 ; Collen et al., 2014). En effet, ils accueillent plus de 6% des espèces actuellement décrites et plus de 30% des vertébrés, alors que ces hydrosystèmes contiennent moins de 0.01% de la totalité de l’eau présente sur la planète (Dudgeon et al., 2006 ; Geist, 2011). De plus, on estime que le taux d’extinction des espèces y est jusqu’à cinq fois supérieur que dans les écosystèmes terrestres (Figure 1.1) (Ricciardi & Rasmussen, 1999 ; Millennium Ecosystem Assessment, 2005 ; Strayer & Dudgeon, 2010).
Parmi les espèces associées aux écosystèmes aquatiques continentaux, l’ichtyofaune représente l’un des taxons les plus vulnérables, avec près de 30% des espèces de poissons classées comme « menacées d’extinction » à l’échelle mondiale selon la Liste Rouge de l’UICN (Darwall & Vié, 2005 ; UICN, 2014). La diversité des espèces de poissons d’eau douce et la viabilité de leurs populations sont fortement affectées par les activités humaines (e.g. surexploitation) et par les modifications environnementales que ces activités induisent (e.g. dégradation des habitats) (Figure 1.2) (Olden et al., 2010 ; Laffaille & Brosse, 2011) .
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Table des matières
Chapitre 1 – Introduction
1.1. Erosion de la biodiversité et impacts anthropiques en eau douce
1.1.1. La diversité biologique, un enjeu essentiel du développement durable, fortement altérée à l’échelle globale
1.1.2. Les écosystèmes aquatiques continentaux, des milieux particulièrement fragiles
1.2. La gestion des milieux naturels et des hydrosystèmes continentaux
1.2.1. La conservation et la restauration des écosystèmes
1.2.2. Les enjeux de la gestion durable des écosystèmes face aux changements globaux
1.2.3. Les particularités de la gestion des milieux aquatiques continentaux
1.3. Les approches permettant d’identifier les actions prioritaires pour la gestion des milieux naturels
1.3.1. Bref historique de la planification de la conservation
1.3.2. Les méthodes de notation
1.3.3. Les méthodes basées sur la complémentarité
1.3.4. Comparaison et combinaison de ces deux types de méthodes
1.4. Objectifs de la thèse et organisation du mémoire
Chapitre 2 – Modélisation de la distribution spatiale des espèces de poissons
2.1. Problématique
2.2. Données de l’ichtyofaune
2.3. Données environnementales
2.4. Méthodes statistiques utilisées pour modéliser la distribution spatiale des espèces
Chapitre 3 – Développement d’une approche multi-facettes de la diversité
3.1. Problématique
3.2. Définition des facettes de la diversité et des indices considérés
3.2.1. Diversité taxonomique
3.2.2. Diversité fonctionnelle
3.2.3. Intérêt patrimonial
3.2.4. Intérêt socio-économique
3.2.5. Synthèse des indices et facettes de la diversité considérés
3.3. Evaluation des indices et des facettes de la diversité à l’échelle française
3.3.1. Présentation du cas d’étude
3.3.2. Calcul des indices et des facettes
3.3.3. Redondance entre les indices et entre les facettes
Chapitre 4 – Comparaison de méthodes de priorisation multi-objectifs et application à la planification de la conservation
4.1. Problématique
4.2. Présentation des méthodes de priorisation multi-objectifs étudiées
4.3. Comparaisons empirique et théorique des méthodes de priorisation multiobjectifs
Chapitre 5 – Durabilité des priorités de conservation face aux changements globaux
5.1. Problématique
5.2. Modélisation de la distribution spatiale future potentielle des espèces
5.3. Modifications futures potentielles des différentes facettes de la diversité des assemblages de poissons
5.4. Comparaison des priorités de conservation actuelles et futures
5.5. Evaluation de la durabilité des priorités de conservation actuelles
Chapitre 6 – Priorités de conservation et de restauration : application aux assemblages de poissons du réseau hydrographique du Pas-de-Calais
6.1. Problématique
6.2. Approche d’hindcasting : principe et application à deux scénarios de restauration
6.2.1. Contexte local et données utilisées
6.2.2. Utilisation d’une approche d’hindcasting pour modéliser la distribution spatiale des espèces de poissons avant perturbation
6.3. Priorisation des mesures de gestion à l’échelle du département du Pas-de-Calais
6.4. Développement d’un outil d’aide à la décision
Chapitre 7 – Conclusions
