Les services rendus par la végétation des rives (Riis et al 2020)

On estime que 80% des habitats des rives, et en particulier les couverts végétaux, ont été altérés au cours des deux derniers siècles en Europe. Or, cet espace de transition entre l'eau et la terre, appelé écotone, a un rôle majeur dans la dynamique des écosystèmes et dans les services qu'ils rendent à la société. Une quinzaine de chercheurs font un passage en revue de la littérature scientifique internationale à ce sujet.

Ci-dessus : quatre types de végétation rivulaire selon l'importance relative de l'humidité des sols et des formations boisées, extrait de Riis el al 2020, art cit. 

Tenna Riis et ses collègues publient dans BioScience un passage en revue des services rendus par la ripisylve, ou végétation des berges et des rives. Les auteurs observent :

"La végétation rivulaire des systèmes fluviaux est un complexe d'unités de végétation le long du réseau fluvial qui est fonctionnellement lié aux autres composants du système fluvial et à la zone environnante (Naiman et al 2005). C'est un écotone hybride et ouvert: il est hybride parce qu'il résulte de la co-construction par des processus humains et naturels, et il est ouvert parce que la terre bordant les systèmes fluviaux interagit avec la rivière et les processus associés (Dufour et al 2019). La zone riveraine se caractérise donc par une forte variabilité spatiale et temporelle principalement due à des conditions bioclimatiques, géomorphologiques et d'utilisation des terres, qui évoluent toutes dans le temps sous les influences naturelles et humaines. La végétation riveraine dans le contexte de cet article est définie comme la végétation établie dans le lit majeur, c'est-à-dire la partie du paysage terrestre allant de la ligne des hautes eaux vers les hautes terres, où les nappes phréatiques élevées influencent la végétation et le sol (Naiman et al 1993 )."

Cette ripisylve a connu de nombreuses dégradations à l'ère moderne :

"La végétation rivulaire a la capacité de fournir une quantité de services écosystémiques disproportionnée par rapport à son étendue dans le paysage (par exemple, Sweeney et Newbold 2014) en raison de ses caractéristiques d'écotone et des ses fonctions écologiques (Capon et al. 2013). Cependant, la végétation rivulaire est soumise à une pression importante due à une série d'activités anthropiques, telles que la modification du régime de perturbation, la régulation du débit des cours d'eau par les barrages, la pollution, le changement d'affectation des terres, la récolte du bois, le détournement de l'eau, l'exploitation minière, la déforestation, et aux espèces envahissantes (par exemple, Goodwin et al 1997, Poff et al 2011). En Europe, on estime que 80 % des habitats riverains naturels ont disparu au cours des 200 dernières années (Naiman et al 1993). La perte de végétation riveraine est généralement immense dans les pays développés ; par exemple, elle a diminué de 85 à 95 % en Californie, en Arizona et au Nouveau-Mexique, la plupart des pertes étant attribuées au pâturage (NRC 2002). À l'inverse, des efforts croissants sont entrepris pour récupérer la ripisylve avec un succès variable selon la restauration (par exemple, introduction active de plantes hydrogéomorphiques, reconversion des plaines d'inondation, contrôle du pâturage et des espèces envahissantes (González et al 2015)."

L'article donne un aperçu des services écosystémiques fournis par la ripisylve en adoptant une approche structurée pour identifier ces services, décrire leurs caractéristiques et classer leur importance. La tableau ci-après détaille chaque service dans quatre principaux types de végétation rivulaire (herbacées, forêts, forêts humides, zones humides).

Les services jugées les plus importants sont ainsi:

• la fourniture d'habitats à d'autres espèces, dont celles permettant le biocontrôle des invasives
• le filtrage de divers polluants
• la séquestration du carbone
• le contrôle de l'érosion
• la régulation des crues et rétention de l'eau
• le dépôt des sédiments dans le lit majeur

En conclusion, les auteurs regrettent que les projets de restauration écologique ignorent trop souvent la végétation des berges et rives :

"La sévère dégradation mondiale des écosystèmes d'eau douce a constitué une menace majeure pour le services écosystémiques des zones riveraines et de leur végétation. Cette tendance négative a continué d'augmenter au cours des siècles et plus sévèrement depuis 1950, même si les implications économiques sont graves (par exemple, en raison des dommages causés par les inondations), et dans de nombreux endroits, cette tendance négative pourrait même s'intensifier en raison du changement climatique ( par exemple, Capon et al 2013). Par conséquent, la restauration de la plaine d'inondation et de la ripisylve représenterait une pratique importante pour atténuer les effets de cette dégradation et dans de nombreux endroits; cela se produit déjà. Néanmoins, nous considérons qu'actuellement, la plupart des projets de restauration aquatique visent uniquement à améliorer l'habitat ou la qualité de l'eau, mais risquent de manquer d'autres services écosystémiques important".

Référence : Riis T et al (2020), Global overview of ecosystem services provided by riparian vegetation, BioScience, 70, 6, 501-514

Agriculture, urbanisation, climat et baisse des indices de qualité piscicole en France (Bayramoglu et al 2020)

Une étude menée par 3 chercheurs de l'Inra montre que la dégradation de l'indice de qualité piscicole (IPR) des rivières, lacs et estuaires est corrélé à des formes d'agriculture plus intensives et à l'urbanisation, alors que la préservation des forêts produit l'effet contraire. De manière intéressante, la pente des terrains fait aussi varier l'impact agricole, qu'il s'agisse de culture ou d'élevage. Les prévisions climatiques risquent d'aggraver cette évolution, de sorte que les chercheurs appellent à une réflexion plus intégrée sur les politiques de l'eau. Toutes les études précédentes ont montré que l'occupation des sols des bassins versants est le premier prédicteur de qualité des rivières et de leurs milieux. Ce qui conforte notre conviction de l'inanité de détruire des milieux aquatiques anciens (moulins, étangs), intégrés dans le biotope local et sans lien à la baisse des indices DCE au lieu de traiter des pollutions fondées sur des modèles non durables de développement. 

L'IPBES (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services), instance internationale spécialisée en évaluation de la biodiversité et des services écosystémiques, a considéré dans son dernier rapport que plus de la moitié des services de régulation des milieux naturels ont été perdus en Europe et en Asie au cours des 60 années écoulées. Le GIEC-IPCC (International Panel on Climate Change) suggère pour sa part que le climat devrait devenir le premier moteur des changements écologiques d'ici le milieu du siècle, en raison du réchauffement et des perturbations des régimes de précipitation. Les milieux aquatiques sont concernés par ces évolutions, puisqu'ils sont soumis à des pressions convergentes : besoin en eau plus important de la société, réchauffement, pollutions diverses, recalibrages des lits. Moins de la moitié des masses d'eau françaises sont aujourd'hui en bon état écologique et chimique au sens de la directive européenne sur l'eau. Et malgré les efforts entrepris, la progression est faible depuis deux décennies.

Basak Bayramoglu et deux collègues ont utilisé les données françaises sur la qualité piscicole (Indice poissons rivières) pour analyser leur association aux usages des sols des bassins versants. Ils ont aussi comparé avec les effets attendu du climat sur la forêt.

Voici les principales conclusions des chercheurs

"Le statut de certains cours d'eau en France est très dégradé, illustré par une baisse de la qualité et de la quantité d'eau et des changements dans la distribution et la structure du biote aquatique. Les populations françaises de poissons d'eau douce ont souffert de la dégradation et de la destruction des milieux naturels, et de la pollution. Les pressions sur les écosystèmes d'eau douce sont principalement induites par l'homme, et entraînées par l'utilisation des sols et le changement climatique. L'objectif de cet article était d'évaluer dans quelle mesure l'utilisation des sols et leur adaptation aux changements climatiques affectent les écosystèmes d'eau douce en France.

Nous avons utilisé des données sur les parts d'utilisation des sols (agriculture, pâturage, forêt, urbain et autres) et sur l'indice de qualité piscicole (IPR), un indicateur de l'état écologique des eaux de surface, mesuré pour différentes rivières françaises observées entre 2001 et 2013. Nous avons estimé deux modèles: un modèle économétrique spatial de partage de l'utilisation des sols et un modèle statistique de l'IPR sur panel spatial. Le modèle de partage de l'utilisation des sols décrit comment celle-ci est affectée par des facteurs économiques, pédoclimatiques et démographiques, tandis que le modèle IPR explique la distribution spatiale et temporelle du score par l'utilisation des sol et les variables pédoclimatiques.

En ce qui concerne les effets des utilisations alternatives des sols, nos résultats d'estimation révèlent que les rivières dans les zones avec plus de terres agricoles, de pâturages et d'occupations urbaines par rapport à la forêt sont associées à une biodiversité d'eau douce plus faible. Ils montrent également que l'effet néfaste du secteur agricole (cultures et pâturages) est plus important que celui de l'utilisation des terres urbaines sur la biodiversité des eaux douces. Concernant les effets des options de gestion des sols, nos estimations fournissent des résultats intéressants. Ils montrent que les cultures intensives et les pâturages à forte pente réduisent le plus la biodiversité d'eau douce par rapport à l'usage forestier des terres. (...)

Sur la base de nos résultats d'estimation, nos simulations montrent que l'adaptation de l'utilisation des sols au changement climatique réduit la biodiversité d'eau douce. La perte de biodiversité est plus importante dans le cas d'un scénario de changement climatique plus pessimiste. Nous avons également discuté de la façon dont deux options politiques de contrôle pourraient aider à améliorer la biodiversité des eaux douces et à atténuer les effets néfastes des changements climatiques sur cette biodiversité. Ces options politiques sont une norme pour l'utilisation d'engrais azotés dans l'agriculture et une norme pour la densité du bétail dans les pâturages. Nos simulations montrent que la politique agricole permettrait à la France de se conformer à la DCE de l'UE dans le climat actuel. Cependant, aucune des deux politiques ne rend la conformité avec la DCE de l'UE dans les scénarios de changement climatique. Cela indique que la simulation des simples effets des politiques publiques sans inclure les effets du changement climatique conduirait à une surestimation des avantages de ces politiques. Ceci, à son tour, pourrait introduire un biais en termes de recommandations d'action politique au sein de la DCE de l'UE."

Ce tableau donne les résultats du modèle utilisé.

Extrait de Bayramoglu et al 2020, art cit.

La colonne "FBI elasticity" donne l'impact relatif. Par exemple, en première ligne, 1% d'usage agricole des sols (ici haute intensité et faible pente) signifie une dégradation de 0,158% de l'indice de qualité piscicole.

Les cinq premiers impacts sont par ordre décroissant (entre parenthèse indice de confiance, résultat d'autant plus robuste que l'indice est faible) : l'agriculture à haute intensité et faible pente (p<0,05), l'élevage à haute intensité et pente forte (p<0,05), l'agriculture à haute intensité et pente forte (p<0,1), l'élevage à basse intensité et pente forte(p<0,05), l'urbanisation(p<0,001). Le lien à l'urbanisation est le plus significatif. Seul l'élevage à faible intensité et faible pente est associé à un effet positif (mais non significatif)

Discussion
Tout travail de modélisation a ses limites, en particulier dans un domaine complexe comme l'écologie. Toutefois, les études menées en hydro-écologie quantitative depuis une dizaine d'années convergent toutes vers la même conclusion : le premier prédicteur de dégradation des mesures de biodiversité (poissons, invertébrés) comme de qualité de l'eau est l'occupation des sols du bassin versant (voir par exemple Dahm et al 2013, Villeneuve et al 2015, Corneil et al 2018). D'autres facteurs sur lesquels on insiste beaucoup en France, comme par exemple la densité de barrages, n'ont pas d'effet significatif, voire dans certains travaux des effets positifs (par exemple Kuczynski et al 2018, Anderson et al 2019, Peoples et al 2020). Les choix français en écologie et hydrologie semblent avoir été bruités par des agrégations de différentes politiques, dont certaines héritées d'enjeux anciens du 20e siècle, sans réelle réflexion sur les priorités nées de l'évolution rapide des bassins versants, sans anticipation du changement climatique et sans données suffisantes pour justifier les interventions.

Les agences de l'eau, principal financeur des politiques publiques sur les bassins versants, doivent donc orienter les aides vers ce que la science décrit comme des impacts majeurs, et non pas dilapider cet argent pour des sujets secondaires. La France est en retard dans l'application de la directive cadre européenne sur l'eau, les progrès du bon état chimique comme écologique de l'eau sont très lents. Si l'on n'adosse pas les interventions à la connaissance scientifique, pourquoi s'en étonner? La recherche a abondamment montré à compter des années 1970 que la rivière ne peut plus être considérée comme un milieu indépendant de son bassin. Mais nous sommes souvent restés au stade de l'énoncé, sans étudier les dynamiques réelles de ces bassins. On ne peut agir qu'avec des modèles de compréhension de chaque rivière, et déjà des bases de connaissances sur les déterminants nombreux de la qualité de l'eau et des milieux.

Référence : Bayramoglu B et al (2020), Impacts of land use and climate change on freshwater ecosystems in France, Environmental Modelling & Assessment, 25, 147–172

La diversité végétale en amont et en aval des seuils en rivières (Wollny et al 2019)

La recherche scientifique commence à étudier un peu plus souvent et sérieusement les rivières progressivement modifiées par l'action humaine dans l'histoire, en particulier les petits ouvrages qui sont orphelins d'études a contrario des grands barrages. Trois chercheuses allemandes analysent ainsi des rivières ayant été longuement modifiées par l'implantation de petits ouvrages hydrauliques. Leur travail montre que la végétation des berges s'est adaptée aux nouvelles conditions hydrodynamiques, avec des peuplements différents en zone amont de retenue et en zone aval des seuils. La biodiversité végétale est deux fois plus importante en berge des retenues qu'en berge à l'aval. Pour améliorer certains habitats d'espèces menacées des marges d'eaux courantes (assemblages à Bidentetea), des berges moins abruptes dans les zones aval des ouvrages seraient bénéfiques. Ces travaux s'inscrivent dans le contexte du classement allemand de la moitié de masses d'eau comme "fortement modifiées" par l'homme dans le cadre de la directive européenne sur l'eau, ce qui implique de choisir non un retour à l'état antérieur de référence, mais un aménagement des cours d'eau pour optimiser leur potentiel écologique. Pourquoi la France ne fait-elle pas ce choix rationnel et conforme à la réalité des nouveaux écosystèmes, au lieu de poursuivre une chimérique et ruineuse "renaturation" de ses cours d'eau qui ont été presque tous classés comme masses d'eau "naturelles" au titre de la DCE? 

Julia T. Wollny, Annette Otte et Sarah Harvolk-Schöning (Institut d'écologie du paysage et de management des ressources, Université Justus-Liebig de Giessen)  ont étudié la végétation des berges de deux rivières du Palatinat rhénan : six sites de la Lahn (sur 94 km de tronçon, entre les altitudes 153-100 m)  et trois sites de la Fulda (sur 62 km de tronçon, entre les altitudes 180-146 m). Ces rivières ont été modifiées par des chaussées de moulin à compter du Moyen Âge, avec d'autres interventions ultérieures (stabilisation de berge, extraction de sédiment). Leurs modules se situent entre 45 et 63 m3/s. Seize relevés ont été fait sur chaque site, à des distances de 200, 400, 800 et 1000m du seuil en amont et en aval, sur chaque rive. Au total, 198 espèces différentes ont été retrouvées (175 sur la Lahn et 125 sur la Fulda). La distance du seuil ne crée pas de différences significatives en amont ou en aval.

Voici le résumé de leur travail :

"Des mesures de régulation telles que l’installation de seuils ont entraîné des changements distinctifs dans les communautés de plantes riveraines et un déclin des espèces de plantes riveraines typiques le long des berges de la rivière, qui sont naturellement pauvres en plantes ligneuses. Ces mesures de régulation incluent également les retenues ou les barrages au fil de l'eau qui provoquent des différences dans les conditions hydrodynamiques à leur proximité directe en amont et en aval. Au cours de l'année, les tronçons en aval sont exposés à des fluctuations du niveau de l'eau nettement plus importantes qu'en amont. Ainsi, ces tronçons sont supposés fournir également un habitat propice aux espèces de plantes riveraines d'habitats exposés à de fréquentes perturbations causées par l'alternance des niveaux d'eau.

Nous avons étudié la végétation riveraine à proximité immédiate en amont et en aval de neuf barrages le long des deux rivières régulés la Lahn et la Fulda. L'échantillonnage a été réalisé  au cours des étés 2016 et 2017 dans les zones de transition entre les eaux et les terres directement au-dessus du niveau d'eau. Les différences dans la composition des espèces ont été analysées à l'aide d'une analyse multidimensionnelle non métrique et d'une analyse des espèces indicatrices. Les résultats de l’analyse des espèces indicatrices ont été utilisés pour d’autres analyses concernant les caractéristiques fonctionnelles de l’espèce et l’origine de son habitat.

Un regroupement des relevés selon le remous du déversoir, les différences dans les conditions du site, les espèces indicatrices significatives pour chaque portée et les espèces indicatrices communes en amont le long des deux rivières font ressortir des différences dans la composition des espèces en amont et en aval. En raison des niveaux d’eau relativement constants, la composition en espèces en amont consistait principalement en espèces pérennes provenant de roseaux d’eaux stagnantes, de forêts alluviales et de marécages et des habitats terrestres concurrents. En revanche, les espèces des roseaux d'eaux vives, des prairies et lits inondables, des communautés de plantes riveraines typiques (Bidention tripartitae, Chenopodion rubri) se rencontrent plus fréquemment en aval. Les espèces en aval présentaient également une moindre capacité compétitive et des cycles de vie courts en raison de fluctuations plus importantes du niveau de l'eau.

La composition des espèces en amont et en aval reflète clairement les conditions hydrodynamiques observées, limitant la continuité à la zone située entre deux déversoirs. Cela diffère nettement des conditions naturelles, ce qui conduit à l'établissement de nouvelles communautés de plantes riveraines. Étant donné que les débits en aval situés à proximité immédiate des barrages sont liés à des fluctuations plus importantes du niveau de l'eau au cours de l'année, ces zones revêtent une importance essentielle en tant que refuge pour les espèces riveraines typiques. Dans ce contexte, nous recommandons de réduire la pente des berges en aval afin d’accroître l’effet des fluctuations des niveaux d’eau, ce qui permettrait de créer des habitats propices aux espèces de plantes riveraines typiques."

Voici en particulier le tableau des compositions d'espèces en amont et en aval des seuils, où l'on constate deux fois plus de richesse d'espèces dans la zone de retenue.

Cliquer pour agrandir, tableau extrait de Wollny et al 2019, art cti.

Les assemblages à Bidentetea (végétation pionnière annuelle et hygrophile des sols azotés s'asséchant partiellement en été), d'intérêt régional de conservation, étaient parfois retrouvés en aval des seuils, notamment dans les zones à berges moins abruptes. Mais en faible quantité par rapport à des conditions naturelles sans intervention humaine.

Discussion
Contrairement à leurs collègues français, les gestionnaires allemands ont classé un grand nombre de leurs cours d'eau comme "masses d'eau fortement modifiées", une option que laissait ouverte l'Union européenne lorsque la morphologie des rivières a été modifiée par les usages humains. De là l'intérêt prioritaire pour des mesures de gestion sur les tronçons moins modifiés dans ces masses d'eau, qui doivent avoir un "bon potentiel écologique" (dans le jargon administratif de la directive cadre européenne sur l'eau). Il est dommage que le travail ne comporte pas de comparaison avec la biodiversité végétale rivulaire de rivières libres, puisque comme le reconnaissent les chercheuses, les travaux à ce sujet restent rares, en particulier pour les ouvrages de type seuils, moins étudiés que les barrages.

Un point n'est pas élucidé dans cette étude : l'usage exact des ouvrages et la morphologie complète de leurs dérivations. Quand ceux-ci dérivent des biefs de moulins, il convient d'analyser aussi leur végétation de berge. Il n'est en effet pas rare que ces canaux anciens, parfois très longs, représentent des profils intéressants pour la végétation et des annexes humides. L'hypothèse d'une disparition de l'ouvrage entraînant en ce cas la disparition de ces milieux aquatiques et humides, on ne peut faire un bilan réel qu'en intégrant ce paramètre. Des travaux français avaient ainsi montré que la disparition d'ouvrage peut avoir des effets négatifs sur des formations matures de forêts alluviales, y compris des espèces protégées au titre de la directive habitats faune flore (Depoilly et Dufour 2015, Dufour et al 2017). De même, comme l'a montré un autre travail allemand récent (Maaß et Schüttrumpf 2019), la suppression simple d'un ouvrage peut entraîner une incision des lits, des berges plus abruptes et un moindre débordement en lit majeur, ce qui est à modéliser avant de planifier des actions car ces issues sont plutôt considérées comme négatives.

Référence : Wollny JT et al (2019), Riparian plant species composition alternates between species from standing and flowing water bodies – Results of field studies upstream and downstream of weirs along the German rivers Lahn and Fulda, Ecological Engineering, 139, 105576

Faut-il reconstruire des barrages mimant ceux des castors ? (Lautz et al 2019)

Les Etats-Unis avaient été pionniers de la politique de destruction des grands barrages dans le dernier tiers du XXe siècle. Une nouvelle pratique s'y répand aujourd'hui : la multiplication de petits seuils artificiels mimant les effets des barrages de castor, là où les grands rongeurs semi-aquatiques ont été décimés. Car ces ralentissements de l'eau ont des effets recherchés, comme la lutte contre l'incision, le débordement en lit majeur, la diversification des habitats ou encore la recharge de la nappe phréatique au long de l'année. Des chercheurs appellent toutefois à mesurer les impacts avant de généraliser, d'autres techniques de restauration de rivières ayant révélé des échecs ces dernières décennies. Le débat sur l'intérêt des petits ouvrages est néanmoins relancé, car divers effets positifs des barrages de castors existent aussi bien pour des seuils et chaussées en rivière issus de l'histoire humaine, que certains réputent pourtant en France dénués de tout intérêt écologique...

Les castors sont des ingénieurs de l'écosystème. Lorsqu'ils construisent leurs barrages pour retenir l'eau, on observe des effets à l'échelle du bassin sur l'hydrologie, la dynamique des sédiments, la composition et la diversité des communautés animales aussi bien que végétales.

Comme l'observent Laura Lautz et ses collègues, "il n’est peut-être pas surprenant que des ingénieurs travaillant à la restauration de cours d’eau imitent maintenant les activités des castors, dans l’espoir de produire des effets similaires sur l’écosystème."

Les "barrages de type castor" (Beaver Dam Analogues, BDA) sont ainsi des "barrages construits par l'humain, conçus pour imiter les barrages de castors naturels dans le but de ralentir le débit de l'eau, d'augmenter les dépôts de sédiments et d'améliorer les habitats des rivières et des berges (Pilliod et al 2018)."

Des milliers de ces "BDA" ont déjà été déployés dans les montagnes de l'Ouest des États-Unis et leur popularité ne cesse de croître là-bas.

Pour les chercheurs, "le BDA en tant qu'outil de restauration de cours d'eau représente un changement de paradigme, passant de méthodes de conception statiques à long terme, telles que la conception de canaux naturels (NCD), à des approches de conception dynamiques à court terme."

Les BDA, conçus pour être provisoires, ne sont toutefois pas des analogues exacts des barrages construits par les castors. Ils sont souvent implantés pour en mimer les effets là où les castors ont disparu, où le lit s'est incisé et la nappe abaissée.

"Les BDA ne créent pas de conditions géomorphorlogiques statiques et sont conçus pour durer quelques années. Les BDA ont pour but de modifier les schémas d'érosion et les niveaux des cours d'eau et des nappes phréatiques, permettant ainsi au canal d'évoluer vers des formes de canaux plus naturelles (par exemple, des prairies et des chenaux de rivière tressés) (Pollock et al 2014). Les BDA ne sont pas non plus explicitement équivalents aux barrages de castor naturels, mis à part leur forme physique. En effet, ils sont généralement installés pour restaurer une étendue dégradée en raison de l'extinction locale du castor dans le paysage. La perte de castors entraîne généralement une érosion du chenal (en raison de la vitesse élevée de celui-ci), une diminution de la disponibilité de l'eau en fin d'été (en raison de la nappe phréatique abaissée) et une productivité réduite de la végétation riveraine (en raison de l'humidité limitée du sol; Bouwes et al 2016). Au moment de l'installation des BDA, les canaux sont souvent tellement incisés que les castors ne sont pas censés le réoccuper sans BDA, même s'ils sont introduits pour le repeuplement."

Les chercheurs appellent toutefois les gestionnaires à modérer les ardeurs : il est désormais reconnu que des erreurs ont été faites en restauration écologique de rivières "naturelles" ces dernières décennies, avec des choix précipités sans retours d'expérience très solides :

"Dans de nombreux cas, des études montrent que les rivières impactées passent à un nouvel état après restauration, mais qu'elles ne se dirigent pas nécessairement vers un statut de référence (par exemple, Daniluk, Lautz, Gordon et Endreny 2013). En outre, le simple concept de rivière de référence peut ne pas constituer une conceptualisation réaliste dans les régions fortement touchées par l'agriculture et l'urbanisation (McMillan et Vidon 2014). Malheureusement, beaucoup de ces résultats ont été publiés après que la conception de flot naturel soit devenu synonyme de restauration de cours d'eau. Même s'il existe des cas où les approches de restauration des cours d'eau ont porté leurs fruits, la popularité et l'utilisation systématique de ces travaux dans de nombreuses régions se poursuivent malgré le manque de preuves de leur efficacité."

Sans nier l'intérêt potentiel de cette technique, Laura Lautz et ses collègues suggèrent donc une certaine prudence et une analyse plus systématique des effets des recréations de petits barrages de type castor.

Discussion
La disparition de castors suite à leur chasse excessive par les humains a entraîné des effets bien documentés par la recherche scientifique : érosion, incision, moindre disponibilité d'eau à l'étiage, baisse de la productivité biologique en berge.

A l'heure où l'administration française s'est mis en tête de supprimer le maximum d'ouvrages hydrauliques, mêmes modestes, pour restaurer des cours d'eau rapides comme paradigme de la "nature retrouvée" (et pour la satisfaction de certains usagers pêcheurs de salmonidés), il est intéressant de voir que les idées évoluent en hydro-écologie. Peut-être faudrait-il éviter de se précipiter avec des politiques à coûts élevés et retours d'expérience encore peu rigoureux, comme Laura Lautz et ses collègues le demandent outre-Atlantique? La restauration de cours d'eau est loin d'être une science exacte, et les modes du moment peuvent révéler des effets pervers inattendus. On aimerait que les gestionnaires publics aient cette prudence à l'esprit avant de perturber des systèmes d'hydraulique ancienne présent depuis des siècles, formant parfois des écosystèmes originaux, et qu'il sera bien difficile de reconstruire si le bilan de leur disparition se révèle moins bon que prévu.

Quant au retour du castor européen dans les rivières, déjà bien entamé en France, il est évidement le bienvenu. Ce retour ne manquera pas de montrer que les discontinuités hydrologiques et morphologiques sont aussi nombreuses là où des hydrosystèmes reprennent leurs propres dynamiques.

Référence : Lautz L et al (2019), Restoring stream ecosystem function with beaver dam analogues: Let's not make the same mistake twice, Hydrological Processes, 33, 1, 174-177

Illustration : un barrage artificiel de type castor, sur le ruisseau de Red Canyon, dans le Wyoming. Extrait de Lautz et al 2019, art cit, tous droits réservés.

Réponse de la végétation riveraine à la suppression d'ouvrages hydrauliques (Depoilly et Dufour 2015)

Une étude de long terme faite sur la végétation riveraine de deux fleuves côtiers bas-normands (Orne, Vire) montre que les arbres situés à l'amont de deux ouvrages de moulins effacés en 1997 ont connu une baisse significative de croissance, en particulier les aulnes. Pour les chercheurs à l'origine de ce travail, les écosystèmes aquatiques, les écosystèmes riverains, le bâti historique et les pratiques sociales doivent être davantage intégrés dans la programmation multidisciplinaire de la restauration de continuité écologique. 

Doriane Depoilly et Simon Dufour, chercheurs en unité mixte CNRS et Université de Rennes, se sont attachés à mettre en évidence l’influence éventuelle de la suppression d’ouvrages hydrauliques sur la ripisylve des cours d’eau du nord-ouest de la France, grâce à une approche dendrochronologique. L’étude a été réalisée sur 2 sites localisés dans les bassins versants de l’Orne et de la Vire (fleuves côtiers bas-normands), le moulin du Viard (Calvados) et le moulin de Rondelles (Manche). Ces ouvrages, d’une hauteur de 2 et 3 m, ont été supprimés en 1997.

Quelle est la réponse de la croissance des arbres de la ripisylve en fonction des espèces et de la localisation des individus par rapport à l’ouvrage?

L'approche dendrochronologique repose sur le fait que les cernes de croissance des espèces ligneuses montrent une variabilité interannuelle de leur largeur, qui est directement liée aux paramètres environnementaux impactant cette croissance ligneuse: climat, apport en eau, ouverture ou fermeture du milieu. Cette approche est aussi utilisée pour reconstituer l'évolution des climats passés.

Une chronique climatique et hydrologique a été analysées sur une période de 34 ans (1980-2013): moyenne des précipitations mensuelles, moyenne des températures minimales et maximales mensuelles. Des placettes d’échantillonnage ont été localisées en amont de l’ancien barrage, à 20, 350 et 538 mètres pour le moulin des Rondelles et à 114, 412 et 560 mètres pour le moulin du Viard.

Résultat : "la mesure rétrospective des cernes de croissance des arbres de la ripisylve sur une période de trente ans met majoritairement en évidence une baisse significative de la croissance ligneuse suite à la suppression des ouvrages".

Les ruptures de croissance sur la période analysée, avant et après la suppression d'ouvrage, Depoilly et Dufour 2015, art cit, droit de courte citation.

Dans le détail, 30 échantillons sur 36 enregistrent une différence statistiquement significative. La suppression a ainsi entraîné un changement de croissance (positif ou négatif) pour près de 83 % des individus avec 66 % de diminution, 17 % de stagnation et 17 % d’augmentation. Concernant les ruptures significatives, la majorité sont à la baisse (77 à 80 % selon le test). Temporellement, les ruptures statistiquement significatives après 1997 sont majoritaires (60 % des arbres). Tous les arbres ne réagissent pas de la même manière: sur un des deux sites, la suppression du barrage affecte négativement la croissance des aulnes mais positivement celle des frênes et des tilleuls (baisse du caractère hygrophile des ripisylves).

Comme l'écrivent le chercheurs, "les résultats de cette étude illustrent en partie la complexité des enjeux politiques et opérationnels qui s’articulent autour de la stratégie de restauration de la continuité écologiques des cours d’eau par suppression des ouvrages de type seuils ou petits barrages. En effet, cette stratégie soulève la question de notre capacité à combiner les effets de telles opérations sur des plans multiples, relevant des dimensions écologistes et socio-culturelles. La mobilisation de critères multiples, si elle assure une intégration plus complète des différents enjeux, ne résout pas les éventuelles oppositions. Ainsi, en ce qui concerne la dimension écologique, la restauration de la continuité se concentre sur le chenal, dont elle vise à améliorer les conditions biotopiques et, dans de nombreux cas, elle n’intègre pas les écosystèmes de plaine alluviale, dont la réponse elle-même peut être variable. (…) nos résultats semblent montrer que le risque d’une perte partielle du caractère humide des habitats riverains en place existe, même si l’ampleur du phénomène reste à analyser plus finement. Si le bilan écologique est difficile à établir pour une seule composante du système, il devient vite évident que le bilan global, intégrant plusieurs systèmes (écosystèmes et sociosystèmes), à différentes échelles spatiales, est encore plus délicat à dresser (Stanley et Doyle, 2003 ; Jørgensen et Renöfält, 2012)."

Dicussion
Les auteurs observent : "Il ne s’agit pas ici de remettre en cause le bien-fondé de la politique de restauration de la continuité, ni de conclure à l’impossibilité d’une prise de décision devant la multiplicité des conséquences, mais bien de souligner la nécessité d’une approche des actions de restauration qui, sans renier ses ambitions, serait probablement plus intégrée, plus en lien avec la diversité des situations et, dans tous les cas, plus explicite dans ces objectifs et ses conséquences." Et ils ajoutent : "Ecosystèmes aquatiques, écosystèmes riverains, bâti historique, pratiques sociales... autant d’éléments à intégrer par des processus qui réclament conjointement des connaissances scientifiques multi-thématiques et des dispositifs politiques efficients".

On ne peut que partager cet appel raisonnable à une approche multidisciplinaire et intégrative de la restauration de rivière, particulièrement de la restauration de continuité écologique. La défragmentation a été portée en France par des objectifs très orientés sur l'expertise hydrobiologique, en particulier la franchissabilité des obstacles par les migrateurs et la réhabilitation d'habitats lotiques pour des rhéophiles. On a oublié un peu rapidement que les habitats artificiels lentiques (biefs, canaux, retenues, étangs, etc.) forme des hydrosystèmes à part entière, connectés aux habitats riverains, avec un bilan de biodiversité et de fonctionnalité ne pouvant se limiter à l'optimisation pour certains assemblages pisciaires ou pour certains traits fonctionnels de ces assemblages.

Référence: Depoilly D et Dufour S (2015), Influence de la suppression des petits barrages sur la végétation riveraine des cours d'eau du nord-ouest de la France, Norois, 237, 51-64