En s’appuyant sur les différentes recherche en écologie du paysage existant dans la communauté scientiique, Turner et al. (2001) identiient trois piliers fondamentaux de la discipline : l’hétérogénéité des structures spatiales, des couvertures spatiales plus larges que celles utilisées en écologie « classique » et l’importance des interactions entre l’homme et les structures paysagères.
Hétérogénéité des structures spatiales
Un des apports de l’écologie du paysage est la prise en compte de la coniguration spatiale des structures paysagères (spatial patterns). Bien que l’hétérogénéité des systèmes écologiques ait été reconnue en écologie (Burel et Baudry, 1999; Dajoz, 2003), l’écologie du paysage a comme premier intérêt l’analyse des effets des conigurations spatiales sur une grande variété de phénomènes écologiques (Wiens, 1993). Le caractère plus ou moins hétérogène des structures spatiales est toutefois soumis à une certaine subjectivité. Suivant l’objectif de la recherche ou le regard du chercheur, l’hétérogénéité spatiale du paysage peut varier selon la diversité des éléments en présence (Burel et Baudry, 1999). Par exemple, un espace prairial peut être soit considéré comme homogène si on l’appréhende de manière globale, soit considéré comme hétérogène si l’on classiie les prairies selon leur niveau d’utilisation ou de pérennité. L’hétérogénéité paysagère est renforcée par les perturbations naturelles ou anthropiques (Pickett et White, 1985). Ces perturbations (incendies, tempêtes, déboisements…) sont des évènements ponctuels qui peuvent affecter le paysage, les écosystèmes et les populations dans le temps et dans l’espace.
La question des échelles en écologie du paysage
Le choix de l’échelle spatiale d’analyse est pour les écologues du paysage, et a fortiori pour les géographes, une question centrale. L’observation des structures paysagères débute grâce au développement des photographies aériennes, principalement pendant la deuxième moitié du XXème siècle. Cette vision cartographique du paysage élargit les possibilités d’analyse et favorise
le développement de l’écologie du paysage. Se pose alors la question du niveau d’observation : faut-il favoriser une large couverture spatiale, prenant en compte plus d’éléments de la mosaïque paysagère, ou faut-il au contraire se focaliser sur une couverture spatiale plus restreinte avec des photographies aériennes plus précises de certaines zones ?
L’échelle paysagère, niveau intermédiaire entre l’écosystème et la région est régulièrement utilisée en écologie du paysage. En effet, dans ce domaine, le niveau d’échelle doit permettre de caractériser au mieux les conigurations paysagères et les processus écologiques (Wiens, 1989). Par exemple, l’analyse des déplacements des grands mammifères doit être appréhendée par une large couverture spatiale ain d’englober l’ensemble de leur territoire. Inversement, l’analyse des déplacements des amphibiens peut être réalisée sur un espace plus restreint ain de prendre en compte des éléments précis de la mosaïque paysagère comme les mares.
Depuis les années 1980, la communauté scientiique met en évidence les relations entre les échelles spatiales, temporelles et les processus écologiques (Delcourt et al., 1983; Forman et Godron, 1986). En effet, les modiications temporelles les plus courtes affectent les étendues les plus petites alors que les modiications temporelles les plus longues affectent les étendues les plus importantes (igure 2.5). C’est à partir de ces constats que s’appuie la théorie de la hiérarchie (O’Neill, 1986).
Selon la théorie de la hiérarchie, la mosaïque paysagère est composée de formes générées par des processus écologiques à différentes échelles spatio-temporelles. Ces formes composent un système hiérarchique organisé en niveaux selon leur échelle fonctionnelle (Urban et al., 1987). Par exemple, un paysage forestier peut être hiérarchiquement composé de bassins versants, composés
10 m 100 m 1 km 10 km 100 km 1000 km 108 107 106 105 104 103 102 101 100 Evolution des mammifères et des semences végétales
Migrations des espèces post‐glaciaires
Succession
Cycle de vie des petits mammifères Concurrence des végétaux Remplacement des arbres Spéciation
Espace (diamètre de la zone)
Te m p s ( nom b re d ’a nné es) M ar c Bou rg eoi s ‐ Thé M A/ CNR S 2 015
Figure 2.5 •
Exemple d’évolution des processus écologiques selon les échelles spatiales eteux-mêmes d’écosystèmes locaux, composés eux-mêmes d’arbres individuels ou de trouées d’arbres. Chaque élément, de l’arbre au paysage forestier, fonctionne comme une unité avec ses propres contraintes et son propre degré de pérennité. Toutes ces unités sont en interdépendance à travers les échelles spatio-temporelles.
Le choix de l’échelle d’observation des structures paysagères et des processus écologiques conditionne les résultats d’analyse obtenus par les écologues du paysage. En guise d’exemple, citons Turner et al. (1989) qui appliquent des calculs d’indices des structures paysagères (diversity,
dominance et contagion) à plusieurs échelles. Leurs conclusions montrent que les résultats
sont dépendants du niveau d’échelle utilisé. Des études menées plus récemment conirment ces résultats et insistent sur la nécessité de l’analyse multi-échelle pour quantiier et caractériser l’hétérogénéité paysagère (Wu, 2004; Wu et al., 2002).
Le choix des échelles en écologie du paysage conditionne la représentation cartographique des structures paysagères. Cette représentation spatiale dépend de deux paramètres : l’étendue et le grain (igure 2.6). L’étendue correspond à la taille de la surface représentée, la surface couverte par une photographie aérienne par exemple. Le grain est la plus petite unité représentée
Figure 2.6 •
Illustration schématique de l’inluence du grain et de l’étendue pour lagraphiquement (pixel, mètre carré) et correspond au degré de précision spatiale de la représentation cartographique. Par exemple, dans le cas d’une carte d’une zone de prairies bocagères, un grain in permet de capter les éléments linéaires tels que les haies alors qu’un grain plus grossier ne fait apparaître que des prairies. Le grain sémantique peut également inluencer les résultats issus des calculs d’indices paysagers. Dans le cas d’une structure paysagère essentiellement forestière, le paysage est relativement homogène si le grain caractérise les espaces forestiers de manière générale. En revanche, si l’on distingue les forêts de feuillus, les forêts de conifères et les forêts mixtes, cette même structure paysagère devient hétérogène. Le grain peut donc conditionner la représentation des structures paysagères par sa taille, mais également par les éléments paysagers qu’il représente.
Interactions entre l’homme et les structures paysagères
La dynamique des paysages est soumise à de multiples facteurs d’origine naturelle ou anthropique. L’écologie du paysage se distingue de l’écologie traditionnelle en intégrant explicitement l’action de l’homme dans la dynamique des paysages.
Des changements dans la mosaïque paysagère peuvent survenir à la suite de perturbations naturelles ou anthropiques. Des phénomènes naturels comme des évènements météorologiques peuvent conduire à une modiication des structures paysagères. Les perturbations d’origine anthropique sont multiples : conversion d’espaces naturels en espaces agricoles, mise en place d’une agriculture intensive, modiication des espaces naturels par la gestion forestière (déforestation ou entretien des forêts), modiication des systèmes hydrologiques par la création de barrages, drainage, construction de canalisations, assèchement de marais ou de plans d’eau, suppression d’espaces naturels ou agricoles via l’urbanisation et la construction d’infrastructures de transports.
Ces facteurs modiient les structures paysagères notamment via le processus de fragmentation
paysagère. La fragmentation est déinie par Forman (1995) comme le morcellement d’un habitat,
d’un écosystème ou d’un type d’occupation du sol en plusieurs parcelles plus petites. Au sens large, le processus de fragmentation paysagère peut se traduire par plusieurs formes de modiications, par exemple suite à la création d’infrastructures de transports ou de nouveaux espaces bâtis : la perforation, la coupure, le morcellement, le rognage et l’ablation (igure 2.7). En simpliiant, deux processus sont fréquemment retenus dans la littérature : la fragmentation paysagère et la perte d’habitat. Par rapport aux processus illustrés dans la igure 2.7, la fragmentation correspond à la perforation, au rognage, au morcellement et à la coupure alors que la perte d’habitat correspond à l’ablation.
La création de nouveaux espaces anthropisés, comme les espaces bâtis, peut avoir des conséquences diverses. D’une part, la richesse biologique de certains écosystèmes naturels peut être réduite par la présence des activités humaines (Gilbert, 1989). D’autre part, la création de nouveaux écosystèmes urbains peut accroître la biodiversité de certains écosystèmes initialement pauvres en biodiversité (Pickett et Cadenasso, 2008). L’étude des interactions homme/nature au sein de ces écosystèmes urbains entre dans le champ d’une discipline périphérique à l’écologie du paysage : l’écologie urbaine.