Stability of ecological systems: variation trends and control mechanisms in Mediterranean grasslands

Mediterranean grasslands are highly stable because recovery is possible after the destruction of floristic composition by discrete disturbances.Experimental evidence indicates that during the successional convergence process, pasture-herbivore interaction is the essential mechanism of stability control. Without this interaction, and regardless of the occurrence of initial changes in species composition, grasslands present a successional divergence that expresses a trend in the variation of their species composition regulated by interspecific competition.On a regional scale, and considering the response of ecological systems after a range of disturbances, the trend is towards an increase in relative stability with altitude. This is probably related to the pattern of ecosystem change towards greater ecological persistence.[es] Los pastizales mediterráneos presentan una alta estabilidad porque se recuperan tras perturbaciones discretas que destruyen la estructura de su composición florística. La evidencia experimental indica que durante el proceso de convergencia sucesional la interacción ecológica del pasto con los herbívoros es un mecanismo esencial de control de la estabilidad.En ausencia de esta interacción, e independientemente de la ocurrencia de alteraciones en la composición florística inicial, los pastizales presentan un proceso sucesional divergente, que se expresa en una tendencia de variación de su composición en especies, regulada por la competencia interespecífica.Desde una perspectiva regional, y considerando la respuesta de los sistemas ecológicos a diferentes tipos de perturbaciones, la estabilidad relativa tiende a aumentar con la altitud. Esto probablemente se relaciona con el patrón de variación de los ecosistemas hacia estilos de adaptación con una mayor persistencia ecológica. [fr] Les parcours méditerranéens présentent une grande stabilité car ils se récupèrent après de légères perturbations qui détruisent la structure de leur composition floristique. L'évidence expérimentale indique que lors du processus de convergence de la succession, l'interaction pâturage-herbivore est un mécanisme essentiel de contrôle de la stabilité. En absence de cette interaction et, indépendamment de l'apparition d'altérations de la composition floristique initiale, les parcours présentent un processus de succession divergent, qui s'exprime par une tendance dans la variation de la composition de ses espèces, réglée par la concurrence interspécifique.D'une perspective régionale et étant donné la réponse des systèmes écologiques à différents types de perturbations, la stabilité relative tend à augmenter avec l'altitude. Ceci est sans doute en relation avec le modèle de variation des écosystèmes vers des styles d'adaptation à plus grande persistance écologique

ORGANIZACIÓN FENOLÓGICA DE PASTIZALES MEDITERRÁNEOS EN DIFERENTES AMBIENTES ESTUDIADA MEDIANTE PARÁMETROS DE DIVERSIDAD

The phenology of Mediterranean pastures was studied along an altitudinal gradient in relation to geomorphology and consumption of plants by large and medium-size herbivores. Diversity parameters were used to analyze the percentage of species in four phenological states (vegetative growth, flowering, fmiting and decay or dormancy) throughout an annual cycle. The distribution of phenological states in time varied from the most heterogeneous situations in low altitude pastures -in which different phenological states predominated at different times-. to more uniform situations at higher altitudes with a predominante of vegetative growth. The altitudinal rise was also accompanied by a shortening and delay in the reproductive phenophases. These trends also appeared when comparing upper and lower slope zones or unfenced and fenced plots. Phenological organization seemed to be related to the proportion of perennial and annual species as well as species richness.Se ha estudiado la fenología de pastizales mediterráneos en relación a la altitud, geomorfología y consumo del ganado. Algunos parámetros de diversidad fueron utilizados para analizar el porcentaje de especies en 4 estados fenológicos (crecimiento vegetativo, floración, fructificación y decaimiento) durante un ciclo anual. La distribución temporal de estados fenológicos varía desde situaciones más heterogéneas propias de los pastizales de poca altitud - e n los cuales varios estados fenológicos predominaron en diferentes tiempos-, a las situaciones-más uniformes de las posiciones altitudinales más elevadas, en las que predominó el éstado de crecimiento vegetativo. El aumento de altitud fue acompañado de un retraso y acortamiento de las fenofases reproductivas. Estas tendencias también aparecieron cuando se compararon zonas altas y bajas de ladera o parcelas pastoreadas y no pastoreadas. La organización fenológica parece estar relacionada con la proporción de especies perennes y anuales, asi como con la riqueza específica

HYDROGEOBAT : Impacts géologiques et géotechniques des mouvements de nappes phréatiques sur le bâti: analyse, mesure, simulation, prévention. Rapport final

285 p.En contexte de plaine alluviale, l'hydrodynamique des nappes d'eau souterraines joue un rôle important dans le processus d'inondation. De plus, dans un environnement urbain, les conditions d'occupation du sous-sol : parkings souterrains, galeries diverses, etc. modifient considérablement les conditions d'écoulement, constituant généralement des obstacles. Le principal objectif du projet HYDROGEOBAT a été l'analyse des divers impacts géotechniques sur les constructions (fondations de bâtiments et ouvrages souterrains) qui résultent de fluctuations des niveaux piézométriques, spécialement en contexte d'inondation. Les applications réalisées concernent la ville de Paris. La méthodologie mise en oeuvre, de caractère transdisciplinaire, peut être décrite en cinq étapes. Dans une première étape, une synthèse portant sur les différents processus impliqués dans les interactions entre eaux souterraines et ouvrages a été réalisée. Les processus sont, par exemple, les impacts des fluctuations de niveaux piézométriques sur les caractéristiques physico-chimiques, hydro-mécaniques et géotechniques des sols, la modification de la stabilité interne de matériaux granulaires soumis aux forces d'écoulement, le gonflement ou le retrait de sols argileux, la réactivation de fontis, etc. Dans une deuxième étape, on a choisi un ensemble de situations types dans Paris, avec des contextes variés sur le plan géologique et hydrogéologique, et sur le type de structures souterraines, leurs positions par rapport à la Seine et leurs interactions avec les eaux souterraines. Puis, dans une troisième étape, des simulations numériques hydrogéologiques variées, prenant en compte diverses conditions hydrauliques aux limites, différents scénarios de crue, différentes positions de structures souterraines, ont été réalisées grâce à plusieurs types d'outils de modélisation. L'objectif a été d'analyser les réponses de systèmes hydrogéologiques (incluant les modifications anthropiques des aquifères, telles que des obstacles représentés par des structures linéaires : galeries et tunnels) à différentes sollicitations hydrauliques associées à des contextes de crue. Des analyses paramétriques ont permis de souligner le rôle des conditions aux limites, l'influence des aménagements souterrains, les interactions entre le contexte géologique originel et les modifications apportées par l'homme. Les résultats des approches hydrogéologiques ont été utilisés pour les simulations géomécaniques dans une quatrième étape. Ces simulations numériques ont permis d'illustrer les conséquences sur le plan mécanique des fluctuations de niveaux piézométriques dans un environnement urbain, en contexte de crue. Puis, dans une cinquième étape, les analyses et mesures d'impacts passés sur les constructions, en rapport avec des situations de crue, ont été étudiés grâce aux techniques interférométriques radar. Les faibles déplacements de surface ont été mesurés par l'interférométrie différentielle radar satellitaire DinSar et l'interférométrie PSI (Persistent Scatterer Interferometry). Pour cette application, des images SAR d'archive sélectionnées pour différentes dates depuis 1992 ont été utilisées, mais la technique PSI est apparue la plus intéressante compte tenu de la présence de nombreux réflecteurs radar en milieu urbain. Les données hydrogéologiques fournies par IGC-Ville-de-Paris ont été utilisées pour l'analyse des différents résultats obtenus soit par les simulations numériques, soit par les techniques interférométriques. Finalement, le projet HYDROGEOBAT a permis d'étudier plusieurs facettes du sujet, très ouvert, concernant les impacts des mouvements de nappes phréatiques sur le bâti. Les rôles et les limites de la modélisation ont été précisés au travers de différentes approches. Le champ d'application des techniques interférométriques (méthode PSI) pour les mesures des faibles déplacements a été cerné. Quelques difficultés qu'il convient de surmonter doivent être soulignées : 1) un réseau piézométrique de qualité, renforcé par rapport à l'actuel, est nécessaire à Paris et en banlieue ; 2) une base de données relative aux éléments naturels et artificiels constituant le sous-sol de Paris doit être élaborée sous SIG ; 3) un modèle hydrogéologique de Paris et sa banlieue, plus élaboré, est nécessaire ; 4) de nouveaux instruments satellitaires bientôt disponibles devraient permettre d'améliorer notre analyse des faibles déplacements au sol, en rapport spécialement avec les mouvements de nappe phréatique. Ainsi, le projet HYDROGEOBAT a permis d'apporter une contribution aux objectifs annoncés et d'améliorer de ce fait nos techniques de prévention concernant le risque d'inondation. L'approche pluridisciplinaire a permis de renforcer le savoir-faire des équipes concernées qui prévoient de poursuivre cette coopération

Rapport IV.6. Évolution à long terme de la qualité des eaux souterraines dans un bassin hydrogéologique, provoquée par l’activité humaine

In large sedimentary basins with multilayered aquifers, the total dissolved salts content of the water of each layer varies with depth, and with the mecanism of recharge. Modifications of the natural conditions, due to pumping, may, in the long run, change this salt content of groundwater. In arid zones, also, the high evaporation rates may lead to a rapid salt buid-up of the water-table aquifer, and a progressive contamination of the deeper aquifers. A digital model is given which offers an approximate solution of the transport equations in multilayered aquifers, and which is applied to a case study.Dans les aquifères sédimentaires multicouches, la salinité des eaux des différents horizons varie en fonction de leur profondeur et de leur condition d’alimentation. Les perturbations apportées aux équilibres naturels par les exploitations peuvent modifier à long terme cette salinité des eaux souterraines. En pays aride enfin, les fortes évaporations peuvent conduire à une rapide salinisation des nappes phréatiques et à une contamination progressive des nappes profondes. Un modèle mathématique de résolution approchée des équations du transport en aquifères multicouches est présenté, avec une application à un problème réel.Besbes Mustapha, Ledoux Emmanuel, Levassor A., Marsily Ghislain de. Rapport IV.6. Évolution à long terme de la qualité des eaux souterraines dans un bassin hydrogéologique, provoquée par l’activité humaine. In: La mécanique des fluides et l'environnement. Prévision et maîtrise de la qualité de l'eau et de l'air. Compte rendu des quatorzièmes journées de l'hydraulique. Paris, 7-9 septembre 1976. Tome 2, 1977

La nappe de l'Albien dans le Bassin de Paris : de nouvelles idées pour de vieilles eaux

Raoult Y., Boulegue J., Lauverjat J., Violette S., De Marsily Gh., Levassor A. La nappe de l'Albien dans le Bassin de Paris : de nouvelles idées pour de vieilles eaux. In: Transferts dans les systèmes sédimentaires : de l'échelle du pore à celle du bassin. Réunion spécialisée SGF-TRABAS/CNRS, Paris 27-28 septembre 1999. Résumés. Strasbourg : Institut de Géologie – Université Louis-Pasteur, 1999. pp. 117-119. (Sciences Géologiques. Mémoire, 99

Influences météorologique et géomorphologique sur la succession de pâturages de thérophytes méditerranéennes

In El Pardo, an open woodland area near Madrid (Spain), periodical ploughing of pasturelands controls the development of thickets and starts ecological succession in the pastures . Several slopes, of different lengths of abandonment were studied in three different years, one relatively humid, and the other two dry. Multivariate analysis of an information matrix based on the abondance of species of permanent plots revealed the evolution in floristic composition throughout the years, and superimposed on this, the diversity introduced by the slopes' geomorphological structure. Meteorological changes have an added effect and several species are associated to both this and succession.Dans certains pâturages de la zone de El Pardo aux environs de Madrid (Espagne), on pratique depuis des siècles des labours itinérants essentiellement pour contrôler le maquis ; une succession écologique a lieu dans ces pelouses de thérophytes. Plusieurs pentes presque identiques abandonnées de 1 à plus de 25 ans ont été étudiées durant trois années, l 'une relativement humide, et les deux autres sèches, surtout en automne et au printemps. Une analyse multivariante d’une matrice d'information basée sur l'abondance des espèces de parcelles permanentes révèle une "évolution" dans la composition floristique au cours du temps. Une "fluctuation" d'origine météorologique se superpose à ce phénomène. Les groupes d’espèces associés à ces deux sources de variation sont identifiés. Une autre analyse des secteurs géomorphologiques des pentes permet d'observer des divergences dans le pâturage, où influe clairement la météorologie.Peco B., Levassor C., Casado Miguel A., Galiano E. F., Pineda Francisco D. Influences météorologique et géomorphologique sur la succession de pâturages de thérophytes méditerranéennes. In: Ecologia mediterranea, tome 9 n°1, 1983. pp. 63-76

Colonisation de pâturages méditerranéens expérimentalement perturbés

Four slopes of differing successional age in "dehesa" pastures, situated near Madrid (Spain) and subjected to periodical ploughing, were ploughed under experimental conditions. The floristic composition of both ploughed and intact sectors were compared during three years of sampling. Floristic recovery is relatively fast, particularly in more humid zones, but original biocenotic structure was not completely reconstituted. Recuperation of the original ecosystem is slower than in simple colonization processes. Physical aspects such as geomorphological and meteorological variations, and soil moisture conditions are of great importance as is the seed bank, confirming the results of previous studies.Aux environs de Madrid (Espagne) dans des pâturages ("dehesa") périodiquement labourés, on a perturbé expérimentalement, quatre pentes d'âges successionnels distincts en les labourant. Pendant trois ans, on a comparé la composition floristique respectivement de secteurs voisins nouvellement labourés et intacts. La récupération floristique est assez rapide surtout dans les zones les lus humides, mais la structure biocénotique primitive n'a pas été totalement reconstituée. Le retour à l'écosystème d’origine a lieu plus lentement que pour un simple processus de colonisation. Des aspects physiques comme les variations géomorphologiques et météorologiques, les conditions d'humidité du sol ainsi que la réserve de graines, jouent une grande importance, ce qui confirme d'autres travaux antérieurs.Casado Miguel A., Olmeda C., Levassor C., Peco Begoña, Pineda Francisco D. Colonisation de pâturages méditerranéens expérimentalement perturbés. In: Ecologia mediterranea, tome 13 n°3, 1987. pp. 35-53

La prospection intégrée de pâturages extensifs dans la Sierra Morena (Espagne)

Integrated prospection of extensive pastures (dehesas) in Sierra Morena (Spain). — The article deals with an integrated prospection of pastures in Sierra Morena carried out by a multidisciplinary team who interpret aerial, infrared photos (1/8,000) by stratified sampling and quantitative analysis. There is an examination of the correspondence between vegetation and factors such as lithology, transfers, denudation, accumulation and erosion cycles. Different analyses were done for the maquis (matorral) and pastures, where there was an evaluation of cellularity or mosai'city of the area considered as an arrangement of distinct units, and vectorial aspects (the area being considered as an aggregation of systems for the transfer of matter) .Il s'agit d'une prospection intégrée des pacages de Sierra Morena par une équipe multidisciplinaire interprétant des images aériennes infra-rouges (1/8 000) par échantillonnage stratifié et analyse quantitative. On a étudié les correspondances entre la végétation et des facteurs comme la lithologie, les transferts, la denudation, l'accumulation et les cycles d'érosion. Des analyses différentes ont été faites pour le maquis (matorral) et les pâturages, où l'on a évalué la « cellularité » ou « mosaïcité » du territoire considéré comme un arrangement d'unités discrètes, et les aspects « vectoriaux » (le territoire étant considéré comme une agrégation de systèmes de transfert de matière).Prospección integrada de las dehesas en la Sierra Morena (Espana). Se describe la prospección integrada de los pastizales de Sierra Morena por un equipo interdisciplinar que interpreta las imágenes aéreas infrarrojas (1/8000) mediante muestreo estratificado y análisis cuantitativo. Se estudian las correspondencias entre vegetación y factores tales como la litologia, las transferencias, la denudación, la acumulación y los ciclos de erosión. Se han realizado análisis distintos para el matorral y para los pastos en los que se considera la « celularidad » o « mosaicidad » del territorio concebido como un conjunto de unidades discretas, y los aspectos vectoriales (considerando el territorio como un agregado de sistemas de transferencia de materia).Bernaldez F. G., Haeger J.-F., Levassor C., Merino J., Ramirez L., Pou A., Sancho F. La prospection intégrée de pâturages extensifs dans la Sierra Morena (Espagne). In: Espace géographique, tome 9, n°3, 1980. pp. 241-252