Restaurer ou laisser faire la nature ?

International audienc

Resilience of the native flora on a Mediterranean island after eradication of ice plant (Carpobrotus spp.)

Les invasions d’espèces étant considérées comme une menace majeure vis-à-vis des espèces indigènes, particulièrement pour les systèmes insulaires, les programmes d’éradication des espèces invasives constituent une des alternatives pour la préservation de la biodiversité. Dans ce contexte, les gestionnaires du Parc national de Port-Cros (PNPC) ont lancé en 2010, un programme de contrôle manuel sur 2 ha des Griffes de sorcière (Carpobrotus sp. Aizoaceae), plantes invasives dans le bassin méditerranéen et, particulièrement, sur l’île de Bagaud (Var, France). Les changements temporels des communautés végétales (i.e., richesse spécifique et recouvrement végétal) ont été analysés au sein de placettes permanentes (100 m² et 16 m²) avant (2010-2011) et après éradication (2013-2014) de Carpobrotus sp. Ces communautés en cours de restauration sont également comparées à des communautés végétales indigènes de l’île, qualifiées de référence. La richesse spécifique et le recouvrement végétal de la flore indigène augmentent considérablement à partir de 2013 du fait de la germination de la banque de graines des plantes indigènes. En zone littorale, la reprise de la flore indigène, comprenant des communautés halo-résistantes, semble plus rapide que dans l’intérieur de l’île, comprenant à la fois des espèces de matorral bas et halonitrophiles. Les opérations de contrôle doivent inclure un suivi temporel des réponses des plantes indigènes pour savoir si la reprise est transitoire ou durable dans le cadre de la restauration d’écosystèmes dégradés ou de la conservation d’espèces menacées.Species invasions are considered as a major threat relative to native species, especially for island systems. Eradication programs of invasive species are an alternative for the preservation of island's native biodiversity. In this context, the managers of the Port-Cros national Park have implemented in 2010 a 2 ha manual control program of ice plant (Carpobrotus sp., Aizoaceae), invasive in the Mediterranean basin and, particularly, on the island of Bagaud (Var, France). Temporal changes of plant communities (i.e. species richness and plant cover) were analysed in permanent plots (100 m² and 16 m²) before (2010-2011) and after (2013-2014) Carpobrotus sp. eradication. These plant communities were also compared with native reference plant communities of this island. Species richness and plant cover of native flora significantly increased in 2013 due to the germination of native plants seed bank. On coastal sites, the recovery of native flora is faster and matches with the halo-resistant reference plant community. On inland sites, the recovery of native flora includes low matorral and halonitrophilous species. Invasive species control must include monitoring through time of native plant species to find out whether recovery is transient or long lasting in the context of degraded ecosystems restoration or threatened species conservation

Mitochondrial physiology

As the knowledge base and importance of mitochondrial physiology to evolution, health and disease expands, the necessity for harmonizing the terminology concerning mitochondrial respiratory states and rates has become increasingly apparent. The chemiosmotic theory establishes the mechanism of energy transformation and coupling in oxidative phosphorylation. The unifying concept of the protonmotive force provides the framework for developing a consistent theoretical foundation of mitochondrial physiology and bioenergetics. We follow the latest SI guidelines and those of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) on terminology in physical chemistry, extended by considerations of open systems and thermodynamics of irreversible processes. The concept-driven constructive terminology incorporates the meaning of each quantity and aligns concepts and symbols with the nomenclature of classical bioenergetics. We endeavour to provide a balanced view of mitochondrial respiratory control and a critical discussion on reporting data of mitochondrial respiration in terms of metabolic flows and fluxes. Uniform standards for evaluation of respiratory states and rates will ultimately contribute to reproducibility between laboratories and thus support the development of data repositories of mitochondrial respiratory function in species, tissues, and cells. Clarity of concept and consistency of nomenclature facilitate effective transdisciplinary communication, education, and ultimately further discovery

Mitochondrial physiology

As the knowledge base and importance of mitochondrial physiology to evolution, health and disease expands, the necessity for harmonizing the terminology concerning mitochondrial respiratory states and rates has become increasingly apparent. The chemiosmotic theory establishes the mechanism of energy transformation and coupling in oxidative phosphorylation. The unifying concept of the protonmotive force provides the framework for developing a consistent theoretical foundation of mitochondrial physiology and bioenergetics. We follow the latest SI guidelines and those of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) on terminology in physical chemistry, extended by considerations of open systems and thermodynamics of irreversible processes. The concept-driven constructive terminology incorporates the meaning of each quantity and aligns concepts and symbols with the nomenclature of classical bioenergetics. We endeavour to provide a balanced view of mitochondrial respiratory control and a critical discussion on reporting data of mitochondrial respiration in terms of metabolic flows and fluxes. Uniform standards for evaluation of respiratory states and rates will ultimately contribute to reproducibility between laboratories and thus support the development of data repositories of mitochondrial respiratory function in species, tissues, and cells. Clarity of concept and consistency of nomenclature facilitate effective transdisciplinary communication, education, and ultimately further discovery

Réhabilitation écologique d’écosystèmes dégradés par l’exploitation des carrières : faire avec, refaire ou laisser faire la nature ?

Restoration ecology is a scientific discipline that has emerged forty years ago to try to compensate the negative impacts of society development on ecosystems. Today, following global meta-analyzes revealing the relative success of ecological restoration, a new question emerges: should we actively or passively restore degraded ecosystems? It is in this context that this thesis project took place with a multidisciplinary approach and focused on the study of quarrying impacts on the Mediterranean steppe of Crau (Bouches-du-Rhône, France). Two cases were taken into account: (i) old quarries operated in the 1970s and abandoned then, presenting a variety of exploitation types or rehabilitation modalities, and (ii) a quarry still in the process of exploitation, the legislation now requiring repairs. The aim is to better identify possible scientific obstacles in the field of knowledge for ecological restoration and better define societal expectations in order to finally propose a general strategy intended to serve the future management of these ecosystems. The research of this thesis was based on two major questions, reflections: (1) Do ecological restoration actions restore the reference ecosystem (= the pre-existing ecosystem)? By comparing different long-term restoration treatments (various types of soil transfers, anthropogenic deposits, lack of rehabilitation), we were able to show that soil transfer is still the best method, especially when the initial characteristics of the soil are respected. However, it still does not compensate in the medium term (35 years) for the destruction of the pre-existing ecosystem: the soil and the plant community of the reference steppe are not completely restored yet. A second soil mixing technique used when the original soil is no longer available has also been tested, but it is not very successful either in the short-term (3 years). A second question arose in parallel: (2) Without active restoration, what is the value of biodiversity generated by human activities? And more generally, what kind of nature do we want? Quarries have destroyed the pre-existing steppe ecosystem but have also created new conditions (soil, new habitats) that support the functioning and connectivity of pioneer species and shelter important heritage biodiversity that is absent from the pre-existing ecosystem. In addition, the comparison between the quarry landscapes and the reference ecosystem landscapes with different stakeholders and the general public has shown that the old quarries are perceived as being much more natural than the reference steppe and that they are also associated to an important biodiversity. These results could therefore reorient the choice of restoration or management, in order to choose between 1) what is currently recommended (active restoration applied after the end of quarry exploitation with the historical ecosystem as a reference) and 2) the free expression of feral nature also called passive restoration (with or without reclamation, i.e. where the reference ecosystem is different from the pre-existing ecosystem).L’écologie de la restauration est une discipline scientifique qui a vu le jour il y a une quarantaine d’années pour tenter de compenser les impacts négatifs du développement des sociétés sur les écosystèmes. Aujourd’hui, suite à des méta-analyses planétaires révélant le succès relatif des opérations de restauration écologique, une nouvelle question émerge : faut-il restaurer activement ou laisser en libre évolution les écosystèmes dégradés ? C’est dans ce contexte que ce projet de thèse a eu lieu avec une démarche qui s’est voulue pluridisciplinaire et a porté sur l’étude de l’impact de carrières sur la steppe méditerranéenne de Crau (Bouches-du-Rhône, France). Deux cas ont été pris en compte, (i) d’anciennes carrières exploitées dans les années 1970 et abandonnées présentant une diversité de modalités d’exploitation ou de réaménagement et, (ii) une carrière encore en cours d’exploitation dont la législation oblige la remise en état. L’objectif est de mieux identifier les éventuels verrous scientifiques en matière de connaissances pour la restauration et mieux définir les attentes sociétales afin de proposer au final une stratégie générale destinée à servir à la gestion future de ces écosystèmes. Les recherches de cette thèse se sont basées sur deux grandes questions, réflexions : (1) Les opérations de restauration écologique mises en place permettent-elles de restaurer l’écosystème de référence (= ici l’écosystème préexistant) ? En comparant différents traitements de restauration sur le long terme (transfert de sol selon différentes modalités, dépôts de matériaux anthropogéniques, absence de réhabilitation), nous avons pu montrer que le transfert de sol reste une bonne méthode, surtout lorsque les caractéristiques initiales du sol sont respectées. Néanmoins, il ne compense toujours pas à moyen-terme (35 ans) la destruction de l'écosystème préexistant : le sol et la communauté végétale de la steppe de référence ne sont pas encore complètement rétablis. Une deuxième technique de mélange de sol lorsque le sol originel n’est plus disponible a également été testée, mais elle ne présente pas non plus un succès total de restauration à court terme (3 ans). Une deuxième question s’est donc posée en parallèle: (2) Sans restauration active, quelle est la valeur de la biodiversité générée par les activités humaines ? Et plus globalement, quelles natures voulons-nous ? Les carrières ont détruit l’écosystème steppique qui préexistait mais ont créé également de nouvelles conditions (pédologiques, de nouveaux habitats) qui soutiennent le fonctionnement et la connectivité d’espèces pionnières et abritent une importante biodiversité patrimoniale absente de l’écosystème d’origine. De plus, la comparaison entre les paysages de carrières et l’écosystème de référence auprès de différents acteurs territoriaux et du grand public a montré que les anciennes carrières sont perçues comme étant beaucoup plus naturelles que la steppe de référence et qu’elles sont également associées à une importante biodiversité. Ces résultats pourraient donc réorienter les choix de restauration ou de gestion, afin de choisir entre 1) ce qui est actuellement recommandé (une restauration active appliquée en fin d’exploitation avec l’écosystème historique en référence) et 2) une libre expression de la nature férale encore appelée restauration passive (avec ou pas réaffectation initiale ; i.e. où l’écosystème de référence est différent de l’écosystème préexistant)

Julie Chenot, Réhabilitation écologique d’écosystèmes dégradés par l’exploitation des carrières : faire avec, refaire ou laisser faire la nature ? / Rehabilitation of ecosystems degraded by quarrying: make do, recreate or let nature do the job? Thèse de doctorat de l’université d’Avignon, soutenue le 29 octobre 2018

Chenot Julie. Julie Chenot, Réhabilitation écologique d’écosystèmes dégradés par l’exploitation des carrières : faire avec, refaire ou laisser faire la nature ? / Rehabilitation of ecosystems degraded by quarrying: make do, recreate or let nature do the job? Thèse de doctorat de l’université d’Avignon, soutenue le 29 octobre 2018. In: Ecologia mediterranea, tome 45 n°1, 2019. pp. 104-105

Ecological rehabilitation of degraded ecosystems through quarries exploitation : do with, redo or let nature do?

L’écologie de la restauration est une discipline scientifique qui a vu le jour il y a une quarantaine d’années pour tenter de compenser les impacts négatifs du développement des sociétés sur les écosystèmes. Aujourd’hui, suite à des méta-analyses planétaires révélant le succès relatif des opérations de restauration écologique, une nouvelle question émerge : faut-il restaurer activement ou laisser en libre évolution les écosystèmes dégradés ? C’est dans ce contexte que ce projet de thèse a eu lieu avec une démarche qui s’est voulue pluridisciplinaire et a porté sur l’étude de l’impact de carrières sur la steppe méditerranéenne de Crau (Bouches-du-Rhône, France). Deux cas ont été pris en compte, (i) d’anciennes carrières exploitées dans les années 1970 et abandonnées présentant une diversité de modalités d’exploitation ou de réaménagement et, (ii) une carrière encore en cours d’exploitation dont la législation oblige la remise en état. L’objectif est de mieux identifier les éventuels verrous scientifiques en matière de connaissances pour la restauration et mieux définir les attentes sociétales afin de proposer au final une stratégie générale destinée à servir à la gestion future de ces écosystèmes. Les recherches de cette thèse se sont basées sur deux grandes questions, réflexions : (1) Les opérations de restauration écologique mises en place permettent-elles de restaurer l’écosystème de référence (= ici l’écosystème préexistant) ? En comparant différents traitements de restauration sur le long terme (transfert de sol selon différentes modalités, dépôts de matériaux anthropogéniques, absence de réhabilitation), nous avons pu montrer que le transfert de sol reste une bonne méthode, surtout lorsque les caractéristiques initiales du sol sont respectées. Néanmoins, il ne compense toujours pas à moyen-terme (35 ans) la destruction de l'écosystème préexistant : le sol et la communauté végétale de la steppe de référence ne sont pas encore complètement rétablis. Une deuxième technique de mélange de sol lorsque le sol originel n’est plus disponible a également été testée, mais elle ne présente pas non plus un succès total de restauration à court terme (3 ans). Une deuxième question s’est donc posée en parallèle: (2) Sans restauration active, quelle est la valeur de la biodiversité générée par les activités humaines ? Et plus globalement, quelles natures voulons-nous ? Les carrières ont détruit l’écosystème steppique qui préexistait mais ont créé également de nouvelles conditions (pédologiques, de nouveaux habitats) qui soutiennent le fonctionnement et la connectivité d’espèces pionnières et abritent une importante biodiversité patrimoniale absente de l’écosystème d’origine. De plus, la comparaison entre les paysages de carrières et l’écosystème de référence auprès de différents acteurs territoriaux et du grand public a montré que les anciennes carrières sont perçues comme étant beaucoup plus naturelles que la steppe de référence et qu’elles sont également associées à une importante biodiversité. Ces résultats pourraient donc réorienter les choix de restauration ou de gestion, afin de choisir entre 1) ce qui est actuellement recommandé (une restauration active appliquée en fin d’exploitation avec l’écosystème historique en référence) et 2) une libre expression de la nature férale encore appelée restauration passive (avec ou pas réaffectation initiale ; i.e. où l’écosystème de référence est différent de l’écosystème préexistant).Restoration ecology is a scientific discipline that has emerged forty years ago to try to compensate the negative impacts of society development on ecosystems. Today, following global meta-analyzes revealing the relative success of ecological restoration, a new question emerges: should we actively or passively restore degraded ecosystems? It is in this context that this thesis project took place with a multidisciplinary approach and focused on the study of quarrying impacts on the Mediterranean steppe of Crau (Bouches-du-Rhône, France). Two cases were taken into account: (i) old quarries operated in the 1970s and abandoned then, presenting a variety of exploitation types or rehabilitation modalities, and (ii) a quarry still in the process of exploitation, the legislation now requiring repairs. The aim is to better identify possible scientific obstacles in the field of knowledge for ecological restoration and better define societal expectations in order to finally propose a general strategy intended to serve the future management of these ecosystems. The research of this thesis was based on two major questions, reflections: (1) Do ecological restoration actions restore the reference ecosystem (= the pre-existing ecosystem)? By comparing different long-term restoration treatments (various types of soil transfers, anthropogenic deposits, lack of rehabilitation), we were able to show that soil transfer is still the best method, especially when the initial characteristics of the soil are respected. However, it still does not compensate in the medium term (35 years) for the destruction of the pre-existing ecosystem: the soil and the plant community of the reference steppe are not completely restored yet. A second soil mixing technique used when the original soil is no longer available has also been tested, but it is not very successful either in the short-term (3 years). A second question arose in parallel: (2) Without active restoration, what is the value of biodiversity generated by human activities? And more generally, what kind of nature do we want? Quarries have destroyed the pre-existing steppe ecosystem but have also created new conditions (soil, new habitats) that support the functioning and connectivity of pioneer species and shelter important heritage biodiversity that is absent from the pre-existing ecosystem. In addition, the comparison between the quarry landscapes and the reference ecosystem landscapes with different stakeholders and the general public has shown that the old quarries are perceived as being much more natural than the reference steppe and that they are also associated to an important biodiversity. These results could therefore reorient the choice of restoration or management, in order to choose between 1) what is currently recommended (active restoration applied after the end of quarry exploitation with the historical ecosystem as a reference) and 2) the free expression of feral nature also called passive restoration (with or without reclamation, i.e. where the reference ecosystem is different from the pre-existing ecosystem)

Faut-il restaurer les carrières après exploitation ? Potentialités écologiques des carrières abandonnées à moyen terme (30-40 ans) / Should we restore quarries after exploitation ? Ecological potentials of abandoned quarries in the medium term (30-40 years)

This study aims to evaluate the ecological potentials of quarries after exploitation and their contribution to regional biodiversity in their eco-landscape context. To do so, an ecological diagnosis was established. It was based on mapping the neoformed habitats on the old extraction sites and on carrying out a systematic inventory of animal species (birdlife, herpetofauna, etc.) and plants with high heritage value. The study was done on the dry alluvial quarries of the plain of La Crau (South-eastern of France), exploited in the years 1970-1980 and which destroyed the ecosystem of Mediterranean dry grasslands currently strictly protected. After exploitation, quarries were the subject of a great diversity of ecological restorative activities (ecological rehabilitation, lack of rehabilitation, deposits of anthropogenic materials, etc.). The results show that the old quarries are home to mosaics of habitats that host diverse animal groups and plant species and thus form numerous refuges for rare and endangered species. And even if the plant and animal groups diverge from the reference ecosystem, they can be interesting from the point of view of biodiversity. Finally, these results linked to the poor success of other ecological restoration projects of the same ecosystem can lead to a paradigm shift in restoration towards the free expression of the natural processes characteristic of spontaneous or passive restoration.Cette étude a pour objectif d’évaluer les potentialités écologiques des carrières après exploitation et leurs apports à la biodiversité régionale dans le contexte éco-paysager. Pour cela, un diagnostic écologique a été établi. Il a été basé sur une cartographie des habitats néoformés à l’emplacement des anciens sites d’extraction et sur un recensement systématique des espèces animales (avifaune, herpétofaune, etc.) et végétales à forte valeur patrimoniale. L’étude a été menée sur des carrières alluvionnaires sèches de la plaine de la Crau (sud-est de la France), exploitées dans les années 1970-1980 et qui ont détruit l’écosystème de pelouses sèches méditerranéennes dont la majorité de la surface est actuellement strictement protégée (le reste étant classé en Natura 2000). Après exploitation, ces dernières ont fait l’objet d’une grande diversité d’activités restauratives (réhabilitation écologique, absence de réhabilitation, dépôts de matériaux anthropogéniques, etc.). Les résultats montrent que les anciennes carrières abritent des mosaïques d’habitats qui accueillent des groupes faunistiques et des espèces floristiques diversifiés et forment alors de nombreux refuges pour des espèces rares et menacées. Et même si les cortèges floristiques et faunistiques divergent par rapport à l’écosystème originel, ils peuvent être intéressants du point de vue de la biodiversité. Enfin, ces résultats liés à la faible réussite des opérations de restauration écologique de nos jours peuvent entraîner un changement de paradigme dans les programmes de restauration vers la libre expression des processus naturels caractéristiques de la restauration spontanée ou passive.Chenot Julie, Lescure Flavie. Faut-il restaurer les carrières après exploitation ? Potentialités écologiques des carrières abandonnées à moyen terme (30-40 ans) / Should we restore quarries after exploitation ? Ecological potentials of abandoned quarries in the medium term (30-40 years) . In: Ecologia mediterranea, tome 45 n°2, 2019. pp. 5-34

Effets sur le long terme du transfert de sol pour la réhabilitation de pelouses sèches méditerranéennes

National audienceDans tout projet de restauration d'écosystèmes dégradés, le choix de la technique de réhabilitation est particulièrement décisif pour le rétablissement de la flore autochtone associée à des substrats spécifiques. De nombreuses techniques ont ainsi été testées et le transfert de sol semble être la meilleure méthode renseignée à ce jour. Cette techniques consiste à récupérer les premiers centimètres de terre végétale à partir d'un site dont la destruction est programmée et de les ré-étaler sur des sites à restaurer selon plusieurs dilutions. Toutefois c'est encore une méthode récente et les résultats obtenus sur le court terme (quelques mois à quelques années) ne fournissent pas nécessairement une bonne indication des réponses à long terme de la végétation réinstallée. Dans la plaine de Crau, de nombreuses carrières alluviales sèches ont été exploitées dans les années 1970-1980. Malgré l'absence de législation quant-à la remise en état de sites après exploitation à cette époques, divers transfert de sol ont été appliqués en fin d'exploitation pour divers motifs de réhabilitation (esthétiques, sécuritaires, agronomiques, etc.). En 2005, un diagnostic écologique des communautés végétales et des sols a été établi et a permis de comparer l'écosystème de référence qui préexistait (la steppe de Crau) par rapport aux différents traitements de réhabilitation rencontrés : (1) substrat brut apparent, aucune réhabilitation ; (2) transfert de 40cm de terre végétale autochtone sans contact avec la nappe phréatique ; (3) transfert de 40cm de terre végétale autochtone avec contact avec la nappe phréatique ; (4) transfert de plus de 40cm de terre végétale ; (5) dépôts de matériaux anthropogéniques allochtones et autochtones (déblais et remblais) sans lien avec les caractéristiques du sol de référence. Nos résultats montrent que la situation la plus favorable pour une restauration de la richesse, diversité et composition de la végétation de la steppe de référence est bien caractérisée par la remise en place des sols transférés avec la conservation des éléments fins (argiles, limons) sur une épaisseurs de 40cm et sans contact avec la nappe phréatique. Cependant, même après trente années et la remise en place d'un pâturage ovin traditionnel, la restauration de l'intégralité de le steppe de référence est loin d'avoir été atteinte. Des opérations d'accompagnement de ces techniques sont enfin discutées pour accroître l'efficacité de cette technique

Pourrait-on restaurer des pelouses sèches par pilotage de la succession primaire des fonds de carrières sèches ? Premier diagnostic en plaine de Crau

[Departement_IRSTEA]Territoires [TR1_IRSTEA]SEDYVINNational audienceDans le cadre des connaissances scientifiques et techniques actuelles, il est aujourd’hui impossible de restaurer l’intégralité des écosystèmes. C’est notamment le cas des pelouses sèches dégradées par des phases culturales où le pilotage des trajectoires de successions végétales secondaires restent encore relativement imprévisible même à courts termes. De nouvelles approches doivent être envisagées, notamment via la compréhension des successions primaires. Les fonds de carrières sèches alluvionnaires abandonnées représentent de nouveaux habitats potentiels pour les pelouses sèches mais dont il faut encore réaliser le diagnostic écologique pour mieux appréhender : (1) la biodiversité actuelle et les successions primaires des communautés végétales après arrêt de l’exploitation, (2) les trajectoires éventuelles qui permettraient un retour aux pelouses sèches de référence qui pré-existaient et, (3) des propositions de techniques de reconstruction de ces habitats grâce à des méthodes bio-inspirées pour initier ces successions dans le cadre de la restauration sur dépôts d’inertes, décharges, friches industrielles voir des écotoits sur des batiments à biodiversité positive. Dans certains cas, les fonds de carrières sèches abandonnées de la plaine de Crau (Bouches-du-Rhône, France) présenteraient des potentialités intéressantes de restauration spontanée de la végétation steppique des Coussouls de Crau. Les successions primaires semblent y dépendre des caractéristiques physico-chimiques du sous-sol (isolé ou non de la nappe phréatique) mais aussi du substrat présent en surface des carreaux (régalage ou non de la terre végétale) et enfin, de la remise en place du système de pâturage ovin traditionnel. Des relevés de végétation, enquêtes pastorales, profils et analyses de sol seront donc effectués au printemps 2015 afin de réaliser un diagnostique des différentes potentialités de ces milieux en termes de biodiversité, mais aussi de recréation éventuelle via des techniques de génie écologique