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Nouveaux quartiers : comment favoriser la biodiversité

Il est de plus en plus demandé aux urbanistes d’intégrer la biodiversité dans les projets de nouveaux quartiers. La loi « climat et résilience » du 22 août 2021 (voir ici) renforce encore cette obligation : lutte contre l’artificialisation des sols, préservation et restauration de la biodiversité, nature en ville, etc.

Point de départ : l’observation

L’Hirondelle rustique (Hirundo rustica) construit son nid dans les bâtiments. Cette espèces est protégée. (photo : E.Barussaud)

Dans la plupart des cas, même en ville, des espèces animales et végétales sont déjà présentes sur les sites que l’on souhaite aménager ou transformer. Elles forment des écosystèmes plus ou moins complexes et plus ou moins riches en espèces. Ainsi, les vieux bâtiments d’une friche industrielle peuvent abriter des nids d’oiseaux, des plantes peuvent coloniser un ancien parking ou encore des reptiles peuvent s’être installés sur une voie de chemin de fer désaffectée.

Il faut donc avant tout réaliser un inventaire des espèces et des habitats existants, aussi appelé « état initial ». Cette étape est d’autant plus indispensable que beaucoup d’espèces animales, mêmes communes, sont protégées par la loi, de même que les habitats dont elles dépendent. Par ailleurs, plutôt que de vouloir « créer » de la biodiversité à partir de rien, mieux vaut s’appuyer sur l’existant : telle haie qui pourrait être conservées, telle prairie qui pourrait être améliorée, etc.

Les écosystèmes ont besoin de temps pour se mettre en place. Si vous pouvez préserver certains éléments (sol, talus, plantes), cela représentera du temps de gagné.

La biodiversité : une construction hiérarchisée

Parmi les éléments qui constituent un écosystème, le sol joue un rôle déterminant. Ses caractéristiques (profondeur, ressource en eau, pH, nutriments, exposition) déterminent le type de végétation qui va pouvoir s’y développer. Si l’on ne dispose que d’un sol peu profond avec de faibles ressources en eau et exposé au vent – comme sur un toit de bâtiment où une zone d’affleurement rocheux – mieux vaut s’inspirer des écosystèmes de milieux pionniers et rupicoles. Sur un sol un peu plus profond, avec un pH acide, on pourra créer une lande à ajoncs et bruyères. Enfin, si l’on dispose d’une situation abritée, d’une grande superficie et de sols profonds, on pourra s’inspirer des écosystèmes de type forestier.

La végétation – vivante et en décomposition (humus) – conditionne largement la faune invertébrée : collemboles, vers de terre, insectes, etc. La faune invertébrée et la végétation permettent la présence d’une faune vertébrée qui occupe le sommet de la chaîne alimentaire : oiseaux, mammifères, reptiles… Pour recréer un écosystème, il faut donc se préoccuper en premier lieu du sol, puis de la végétation et en dernier lieu de la faune, laquelle colonise spontanément le milieu lorsque les deux premiers éléments sont réunis.

Rappelons que les invertébrés constituent la très grande majorité de la biodiversité animale. Les insectes à eux-seuls comptent environ 40.000 espèces en France contre 1.500 espèces pour tous les vertébrés réunis (oiseaux, reptiles, mammifères…). Enfin, la flore française compte environ 10.000 plantes vasculaires. Ce sont donc les plantes et la faune invertébrée qui constituent environ 99 % de la biodiversité dans tout écosystème.

Ajoutons enfin que les éléments qui constituent les écosystèmes (un sol, une haie, une mare, un insecte…) remplissent chacun plusieurs fonctions. Une mare, par exemple, est nécessaire à la vie des coléoptères aquatiques et des plantes hygrophiles, elle permet la reproduction des amphibiens et des libellules, elle permet aux oiseaux de boire lors des épisodes de sécheresse, etc. Un campagnol, en plus de nourrir rapaces et renards, creuse des terriers et ronge la végétation, transformant ainsi le milieu.

Hôtels à insectes, nichoirs, micro-forêt : de bonnes idées ?

Les nichoirs sont presque toujours utilisés par les deux ou trois même espèces très communes comme cette Mésange bleue. Si son intérêt écologique est limité, il peut avoir une fonction pédagogique voire, comme ici, esthétique (photo : E.Barussaud)

Après ce rappel, on peut donc légitimement s’interroger sur l’intérêt d’éléments tels que les hôtels à insectes ou les nichoirs à oiseaux. D’une part, ces « outils » n’ont qu’une seule fonction (« loger » les insectes ou les oiseaux) contrairement aux éléments naturels qui, comme nous venons de le voir, en ont plusieurs. D’autre part, ces éléments « s’adressent » à des espèces communes et qui trouveraient facilement ces fonctions dans un écosystème naturel. Un tas de pierres, un coin de prairie non fauché ou une vieille souche d’arbre feront aussi bien qu’un « hôtel à insecte ». Enfin, ces éléments sont souvent mal positionnés dans le paysage : hôtel à insecte sur un rond-point, nichoir sur une façade exposée aux intempéries, etc. On se demande parfois si le but de ces installations est d’être utilisées par les animaux… ou bien d’être remarquées par les promeneurs. Des nichoirs ou des gîtes à chiroptères discrètement intégrés dans des bâtiments seront bien plus utiles (voir ici pour des exemples).

Quant à la « micro-forêt urbaine » – qui suscite aujourd’hui un certain engouement – il s’agit d’un abus de langage, voire d’un oxymore. Par définition, la forêt est un écosystème qui nécessite de l’espace (plusieurs hectares au minimum) et du temps sans intervention humaine (plusieurs dizaines ou centaines d’années). On comprend facilement qu’une forêt ne peut être ni « micro », ni « urbaine ». Il est en revanche possible de s’inspirer des forêts pour recréer des écosystèmes ressemblants sur les sites où la situation le permet : sols profonds, superficie suffisante, zone peu fréquentée… tout en gardant à l’esprit les limites de l’exercice et la véritable définition d’une forêt !

Avoir des objectifs réalistes

Si l’on souhaite réintroduire de la biodiversité en ville, il faut donc :

  • observer et inventorier l’existant
  • connaître le fonctionnement d’un écosystème
  • se fixer des objectifs réalistes

Ce dernier point est important. Un projet comporte toujours des contraintes : cela peut être une situation géographique défavorable (enclavement), le passé du site (sols artificialisés en profondeur ou pollués) ou encore une densité de bâtiments imposée. On ne peut pas « importer » n’importe quel écosystème sur un site, qui plus est en zone urbaine. Par exemple, beaucoup d’animaux sont trop sensibles au dérangement (promeneurs, bruits, lumières artificielles…) pour vivre dans un quartier densément peuplé. C’est par exemple le cas des oiseaux d’eau, des grands mammifères, de certaines chauves-souris, etc. D’autres ont besoin de vastes milieux naturels pour réaliser leur cycle biologique (espèces montagnardes, paludicoles, strictement forestières, etc.). Seule une faible proportion des espèces animales peuvent supporter un environnement urbain.

Macro-homogénéité et micro-hétérogénéité

Créer un environnement favorable à la biodiversité est un exercice complexe. Une des règles à respecter pourrait être de conserver une certaine homogénéité (ou continuité) à l’échelle du site, tout en favorisant une micro-hétérogénéité à une échelle très fine. Si l’on souhaite par exemple crée un écosystème de type bocager, le site se composera essentiellement de haies et de prairies (macro-homogénéité) mais comportera aussi des variations dans la composition et l’exposition des haies, dans la date et la fréquence de fauche des différentes parcelles, etc.

Ci-dessous, nous présentons deux exemples d’aménagement pour un espace vert d’environ 5.000 m² (= 0,5 ha). Ces deux aménagements sont réalisés avec exactement le même nombre d’arbres, d’arbustes et de buissons. Dans le premier cas, on a cherché à créer plusieurs milieux : un boisement à l’ouest, une prairie au centre, une lande au sud-est… Résultat : chacun de ces milieux est de petite superficie : le boisement couvre 800 m², la lande 400 m²… L’intérêt du site est donc faible pour des espèces typiques de la forêt ou typiques de la lande. En effet, ces 800 m² ou 400 m² sont bien en-dessous de la surface du domaine vital des espèces animales. Celui-ci varie généralement entre 0,5 et 5 ha (soit 5.000 à 50.000 m²) pour la grande majorité des oiseaux, les couleuvres, le Lapin de garenne, l’Écureuil roux, etc. Le site ainsi aménagé « risque » d’accueillir essentiellement des espèces « banales », c’est à dire ubiquistes et anthropophiles (Pigeon ramier, Mésange charbonnière, Merle noir…), surtout si il se trouve en zone urbaine.

Dans le second cas, avec les mêmes éléments, nous avons créé un site « bocager » à 100 %. Les espèces liées au bocage y trouvent donc 5.000 m² (soit 0,5 ha) d’habitat favorable. Et dans ce bocage, nous avons ménagé des zones de quiétude et différents types de lisières. Cet espace est donc plus homogène dans son ensemble mais contient des variations de micro-habitats. L’entretien différencié des prairies est facilité par le découpage de l’espace en « cellules ». Certaines prairies peuvent être fauchées tardivement et d’autres plusieurs fois par an pour être accessibles aux promeneurs. Ce second site présente un intérêt notable pour des espèces typiques des milieux semi-ouverts comme les fauvettes, bruants, hypolaïs (oiseaux), les micro-mammifères, les reptiles, les batraciens, mais aussi les papillons, les libellules, etc.

Savoir ce que l’on peut faire… et comment le faire.

En conclusion, les principales qualités pour aménager un site favorable à la biodiversité sont la capacité d’observation, la connaissances des lois qui régissent les écosystèmes et enfin l’humilité. Avec cette dernière, nous reconnaîtrons que la nature a un fonctionnement complexe et qu’on ne peut pas entièrement la contrôler ou la diriger. Il y a toujours une part d’incertitude dans la nature : n’est-ce pas d’ailleurs son caractère changeant et imprévisible qui en fait la beauté ?


Atlas de biodiversité : comment repérer des zones sous-prospectées ?

La réalisation d’un bon atlas faunistique (oiseaux, papillons, reptiles…) nécessite une bonne « pression de prospection ». Comment définir cette « pression de prospection » (ou « pression d’observation ») et comment détecter des secteurs sous-prospectés ?

Qu’est-ce que la « pression de prospection » et comment la mesurer ?

Un atlas faunistique est avant tout un ensemble de cartes de répartition d’espèce sur un territoire donné. Par exemple : l’atlas des oiseaux nicheurs de Bretagne, l’atlas des reptiles de Loire-Atlantique, etc. Pour réaliser ces cartes, on découpe le territoire en carrés, appelés « mailles ». Ces mailles font le plus souvent 10 km par 10 km. Quand une espèce est observée sur un site, on rapporte cette observation à la maille concernée. La présence d’une espèce sur une maille ne prête guère à discussion dès lors que l’identification de l’espèce est certaine. La question centrale dont dépend la qualité d’un atlas est : notre pression de prospection est-elle suffisante pour pouvoir affirmer que les mailles vides correspondent bien à des absences et non à des défauts de prospection. Autrement dit : alors que la présence d’une espèce sur un territoire n’a qu’une seule signification possible, l’absence est toujours sujette à caution.

La pression de prospection correspond aux efforts réalisés pour s’assurer de la présence ou de l’absence d’une espèce sur un territoire donné. Ces efforts peuvent être :

  • d’ordre quantitatif : nombre de journées de prospection, nombre d’observateurs, surface prospectée, etc.
  • d’ordre qualitatif : compétence / expérience des observateurs, diversité des milieux prospectés, techniques employées (pièges-photo, analyse de pelotes de réjection, détection acoustique des chiroptères, etc.)

On comprend dès lors qu’il est bien difficile de quantifier cette pression de prospection : un naturaliste expérimenté prospectant pendant une heure par semaine sera-t-il plus efficace qu’un observateur moins aguerris mais plus souvent sur le terrain ? Deux observateurs sont-ils deux fois plus efficaces qu’un seul ?

C’est pourquoi les auteurs d’un atlas essayent généralement de définir la pression de prospection a posteriori, en analysant les données et en croisant, par exemple, le nombre d’observations avec le nombre d’espèces découvertes.

Nombre d’espèce en fonction du nombre de données : une approche classique mais limitée

Une méthode d’analyse classique consiste à établir la relation entre le nombre de données par maille et le nombre d’espèces découvertes. On obtient quasiment toujours une courbe (car le nombre d’espèces est limité) de type : Nombre d’espèces = A*ln(nombre de données) – B (exemple ci-dessous)

Exemple de relation nombre espèces / nombre de données pour un atlas comportant une centaine de mailles

On repère ensuite le point d’inflexion et on note : « Au-delà de x observations, le nombre de données nécessaire pour détecter une nouvelle espèce augmente rapidement« . Ce que l’on peut encore traduire ainsi : « Une maille qui compte plus de x observations peut être considérée comme suffisamment prospectée« . En-dessous de ce seuil se trouveraient alors les zones sous-prospectées…

Cette méthode comporte de sérieux inconvénients. Tout d’abord, il n’y pas vraiment de relation mathématique entre le nombre de données et le nombre d’espèces, où alors avec une corrélation faible. Vous pouvez par exemple observer chaque jour dans votre jardin le même Rougegorge et ainsi augmenter de 365 le nombre de données sans améliorer sensiblement la qualité de prospection sur votre maille.

Mais surtout, le seuil retenu dans cette méthode est arbitraire : rien ne permet d’affirmer que la prospection est insuffisante en-dessous d’un certain nombre de données et suffisante au-dessus de ce seuil.

Une nouvelle méthode proposée par B.E.T

Nous avons donc mis au point une méthode qui s’affranchit du nombre de données et du nombre d’espèces par maille. Pour cela, nous nous sommes inspirés de la « théorie de l’information » de Shannon, à savoir la mesure de la quantité d’information contenue dans un ensemble de donnée. Dans notre, cas, cet ensemble de données est le tableau de présence / absence croisant les mailles et les espèces. Pour Shannon, l’information est la mesure de l’incertitude calculée à partir de la probabilité d’un évènement. Plus la probabilité qu’un évènement se produise est faible, plus sa réalisation nous offre d’information.

Dans le cas d’un atlas de biodiversité, certaines espèces sont très répandues et d’autres très rares. Si nous prenons l’exemple des reptiles :

  • la présence du Lézard des murailles sur une maille nous apporte peu d’information car cette espèce est très commune et on s’attend à la trouver partout
  • la présence de la Coronelle lisse sur une maille nous apporte davantage d’information car cette espèce est plus rare

Et réciproquement :

  • l’absence du Lézard des murailles sur une maille nous donne beaucoup d’information
  • l’absence de la Coronelle lisse sur une maille nous donne moins d’information

La méthode mise au point par B.E.T en 2020 est basée sur ce fait incontestable et bien connu des naturalistes : certaines espèces sont plus rares que d’autres. L’absence d’une espèce très commune n’a pas la même signification que l’absence d’une espèce rare.

Lézard à deux raies : une espèce généralement abondante. Selon la théorie de l’information, son absence fournit donc un renseignement important !

Comment fonctionne concrètement la méthode P.A.C ?

Nous avons baptisé notre méthode P.A.C : Probabilité d’Absences Cumulées. Elle consiste à calculer la probabilité que plusieurs espèces soient simultanément absentes d’une même maille. P (absence cumulées) = P (absence espèce 1) x P (absence espèce 2) x … x P (absence espèce n).

Cette probabilité est comparée à la probabilité unitaire : P unitaire = 1 / nombre de mailles. Cela nous permet de voir si la combinaison des espèces absentes est statistiquement possible (= si elle peut se réaliser sur au moins une maille) ou si elle est statistiquement impossible.

Le résultat s’interprète de la manière suivante :

  • si P (absences cumulées) / P unitaire > 1 cela signifie que la situation est statistiquement possible et donc que la prospection est satisfaisante
  • si P (absences cumulées) / P unitaire < 1 cela signifie que la situation est statistiquement impossible et donc qu‘il y a un défaut de prospection

Le plus l’indice P.A.C est faible, le plus la sous-prospection est forte :

  • indice PAC compris entre 1 et 0,1 = sous-prospection de niveau 1 (= légère)
  • indice PAC compris entre 0,1 et 0,01 = sous-prospection de niveau 2 (= moyenne)
  • indice PAC compris entre 0,01 et 0,001 = sous-prospection de niveau 3 (= forte)
  • etc.

Mise en pratique

Pour montrer comment fonctionne notre indice, prenons l’exemple d’un atlas des reptiles sur un territoire fictif comportant 100 mailles. Dix espèces de reptiles ont été recensées, avec les fréquences suivantes :

Exemple (fictif) de tableau de fréquence d’apparition de 10 espèces de reptiles pour illustrer la méthode des probabilités d’absences cumulées

On voit que la probabilité que les Lézard des murailles soit absent d’une maille est faible. Cela arrive sur 2 mailles uniquement. A l’opposé, la probabilité d’absence de la Couleuvre verte et jaune est élevée. Une absence de cette espèce nous renseigne peu sur une éventuelle sous-prospection.

Considérons maintenant (tableau ci-dessous) le trio « Couleuvre verte et jaune / Lézard vivipare / Couleuvre vipérine ». La probabilité que ces trois espèces soient absentes simultanément d’une même maille vaut 0,94*0,88*0,65 = 0,53768. Cette absence cumulée doit donc statistiquement se produire sur 54 des 100 mailles de notre atlas. L’absence cumulée de ces 3 espèces n’a donc rien d’improbable, bien au contraire. Il n’y a donc aucune raison de suspecter une sous-prospection si ces 3 espèces sont absentes et toutes les autres présentes.

Prenons maintenant le quatuor « Lézard à deux raies / Couleuvre à collier / Orvet fragile / Couleuvre d’Esculape ». La probabilité d’absence cumulée est de 0,001323. Cette absence cumulée doit donc statistiquement se produire sur 0,1323 mailles… c’est à dire jamais. Elle indique donc une anomalie sur les mailles où elle se produit. Cette anomalie peut être interprétée comme une sous-prospection.

Une sous-prospection… ou autre chose ?

Nous venons de voir que certaines absences cumulées constituent une anomalie statistique. La cause la plus évidente de cette anomalie est la sous-prospection. Si l’on vous présente une maille sur laquelle toutes les espèces sont absentes, votre premier réflexe est de vous demander si elle a vraiment été prospectée !

Toutefois, il ne faut pas exclure la possibilité qu’une maille présente des conditions écologiques suffisamment originales pour exclure beaucoup d’espèces, et notamment des espèces très communes. Par exemple, à l’échelle nationale : les reptiles les plus communs de France (Lézard à deux raies, Lézard des murailles, Orvet fragile) sont absents de Corse. Mais cela ne signifie pas que la Corse soit mal prospectée. Attention donc aux interprétations trop hâtives, surtout sur un atlas à l’échelle nationale.

Enfin l’expérience montre que les mailles situées en périphérie de la zone d’étude ressortent souvent comme « sous-prospectées ». Mais cela n’a pas vraiment de sens dans la mesure où ces mailles périphériques, coupées par le trait de côte ou par une frontière administrative, ne sont que des demi-mailles, des quarts de mailles voire des dixièmes de mailles. Dans ce cas, à quoi bon se poser la question de la sous-prospection ? Une maille qui ne couvre que 10 km² de terrain ne peut pas être comparée à une maille « complète » couvrant 100 km².

Conclusion

La méthode des Probabilités d’Absences Cumulées (P.A.C) permet d’établir un seuil objectif en-dessous duquel une maille peut être considérée comme sous-prospectée. Plus l’indice P.A.C est faible, moins la prospection est satisfaisante. En-dessous de 1, on peut considérer qu’il y a sous-prospection sauf si une cause purement biogéographique (comme l’insularité) permet d’expliquer l’anomalie statistique. Notre méthode est donc un outil utile et a priori efficace mais qui ne dispense pas de réfléchir.

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