Developing a predictive modelling capacity for a climate change-vulnerable blanket bog habitat: Assessing 1961-1990 baseline relationships

Aim: Understanding the spatial distribution of high priority habitats and developing predictive models using climate and environmental variables to replicate these distributions are desirable conservation goals. The aim of this study was to model and elucidate the contributions of climate and topography to the distribution of a priority blanket bog habitat in Ireland, and to examine how this might inform the development of a climate change predictive capacity for peat-lands in Ireland. Methods: Ten climatic and two topographic variables were recorded for grid cells with a spatial resolution of 1010 km, covering 87% of the mainland land surface of Ireland. Presence-absence data were matched to these variables and generalised linear models (GLMs) fitted to identify the main climatic and terrain predictor variables for occurrence of the habitat. Candidate predictor variables were screened for collinearity, and the accuracy of the final fitted GLM was evaluated using fourfold cross-validation based on the area under the curve (AUC) derived from a receiver operating characteristic (ROC) plot. The GLM predicted habitat occurrence probability maps were mapped against the actual distributions using GIS techniques. Results: Despite the apparent parsimony of the initial GLM using only climatic variables, further testing indicated collinearity among temperature and precipitation variables for example. Subsequent elimination of the collinear variables and inclusion of elevation data produced an excellent performance based on the AUC scores of the final GLM. Mean annual temperature and total mean annual precipitation in combination with elevation range were the most powerful explanatory variable group among those explored for the presence of blanket bog habitat. Main conclusions: The results confirm that this habitat distribution in general can be modelled well using the non-collinear climatic and terrain variables tested at the grid resolution used. Mapping the GLM-predicted distribution to the observed distribution produced useful results in replicating the projected occurrence of the habitat distribution over an extensive area. The methods developed will usefully inform future climate change predictive modelling for Irelan

Services culturels et récréatifs

Les écosystèmes agricoles sont l’un des six volets de l’Evaluation française des écosystèmes et des services écosystémiques (EFESE), programme lancé en 2012 par le Ministère en charge de l’Environnement pour apporter des connaissances sur l’état actuel et l’utilisation durable des écosystèmes (voir encadré 2). En 2014, le Ministère de l’Environnement a sollicité l’Inra pour prendre en charge le volet relatif aux écosystèmes agricoles. Le programme fédérateur de recherche EcoSerV (Services rendus par les écosystèmes), lancé par l’Inra en 2013, a également soutenu cette étude qu’il va ensuite compléter et étendre. L’écosystème agricole, vu comme l’ensemble des parcelles dédiées à la production de biomasse agricole, est configuré et géré par l’agriculteur qui combine, dans ses pratiques de production, processus écologiques et apports d’intrants exogènes. L’un des enjeux forts associés à l’analyse des services écosystémiques est la conception de systèmes de production reposant sur la valorisation de ces services, donc peu consommateurs en intrants exogènes et répondant aux enjeux de société tels que la conservation de la biodiversité ou la limitation des impacts environnementaux

Biens produits par l'écosystème

Dans EFESE-écosystèmes agricoles, la production agricole de biomasse végétale n’est pas conceptualisée comme un SE d’approvisionnement mais comme un processus de production de biens agricoles (cf. section 3.1). Le niveau de production agricole résulte des interactions entre les SE de régulation dont bénéficie l’agriculteur, appelés « SE intrants » ci-après, et des apports d’intrants exogènes (ex. énergie du travail du sol, fertilisants et amendements, eau d’irrigation, produits phytosanitaires). Différents modes de production de biens végétaux peuvent être distingués suivant la part relative de la production agricole permise par les SE de régulation pour un niveau de production donnée. Par exemple, il est possible de distinguer les systèmes de production « conventionnels » dont le niveau de production agricole est fortement basé sur les intrants exogènes, des systèmes de production, souvent qualifiés d’« agroécologiques », dont le niveau de production agricole est fortement déterminé par les SE dit « intrants » (Bommarco et al., 2013; Duru et al., 2015a; Gliessman, 2007; Therond et al., 2017)

: Rapport scientifique de l'étude réalisée par l'INRA - Novembre 2017

L’ambition de l’étude Inra "EFESE-EA" est de décrire les mécanismes et déterminants de la fourniture des services écosystémiques par les écosystèmes agricoles sur la base d'une revue des connaissances existantes, et de procéder à leur évaluation à l’échelle nationale sur la base d’indicateurs définis dans le cadre de l’étude. L’organisation du travail, telle que prévue en début d’étude, se voulait séquentielle : (1) identification et spécification biophysiques d’une liste de biens agricoles et services écosystémiques ; (2) évaluation biophysique : quantification du niveau de fourniture des biens et services identifiés à l’étape (1) (3) évaluation économique : quantification de la valeur économique des services (le plus souvent dans une unité monétaire) Dans le temps imparti à l’étude, le collectif d’experts a donné la priorité aux volets biophysiques (1) et (2) afin : - d’instruire de façon robuste la conceptualisation des biens et services (volet 1) : ce travail constitue un front de recherche actuel, associé à une littérature académique abondante mais parfois non stabilisée, que le collectif d’experts s’est attaché à analyser de façon à proposer des choix de conceptualisation argumentés ; - de pousser au maximum l’exercice d’évaluation biophysique (volet 2) dans le cadre de la demande initiale formulée par le MEEM : cartographier la production d’un large panel de biens agricoles et les SE rendus par les écosystèmes agricoles à la résolution spatiale la plus fine possible, et à l’échelle France entière. A noter que le présent exercice ne constituant pas un projet de recherche mais bien une étude institutionnelle Inra (au sens des procédures DEPE), l’ensemble des évaluations développées dans le présent rapport est réalisée à partir de données existantes, aucun travail d’expérimentation visant à acquérir de nouvelles données de terrain n’ayant été conduit. Il résulte de ce choix de priorisation que : - le volet d’évaluation économique (3) est initié pour quelques SE mais peu développé en comparaison des volets (1) et (2) ; - tout en veillant à élaborer des méthodologies d’évaluation biophysiques traçables et robustes, les experts ont pris le parti de proposer des méthodologies plus exploratoires pour quelques SE pour lesquels les données actuelles ne permettent pas d’évaluer directement le niveau de fourniture à l’échelle France entière : dans ces cas particuliers (signalés explicitement dans les sections du rapport dont ils font l’objet), les méthodologies ont été mises en œuvre jusqu’à la réalisation des cartographies dans le but de donner à voir le potentiel qu’offrent ces méthodologies et la nature des résultats qu’elles peuvent produire sous condition de leur validation France entière, plutôt que dans le but d’interpréter pour eux-mêmes les résultats obtenus. Les experts se sont alors particulièrement attachés à relativiser les résultats quantitatifs ainsi produits, et à accompagner les cartographies d’un descriptif détaillé des protocoles de validation qu’il faudrait mettre en œuvre dans les suites de l’étude pour stabiliser et valider ces méthodologies exploratoires. Ce parti pris du groupe de travail EFESE-écosystèmes agricoles est compatible avec l’objectif poursuivi dans le programme EFESE, qui se donne pour objectif de produire un guide méthodologique pour l’évaluation des biens et SE en en pointant les limites, difficultés, précautions et améliorations possibles associées à chacune des pistes avancées

Volet "écosystèmes agricoles" de l’Evaluation Française des Ecosystèmes et des Services Ecosystémiques.

L’ambition de l’étude Inra "EFESE-EA" est de décrire les mécanismes et déterminants de la fourniture des services écosystémiques par les écosystèmes agricoles sur la base d'une revue des connaissances existantes, et de procéder à leur évaluation à l’échelle nationale sur la base d’indicateurs définis dans le cadre de l’étude. L’organisation du travail, telle que prévue en début d’étude, se voulait séquentielle : (1) identification et spécification biophysiques d’une liste de biens agricoles et services écosystémiques ; (2) évaluation biophysique : quantification du niveau de fourniture des biens et services identifiés à l’étape (1) (3) évaluation économique : quantification de la valeur économique des services (le plus souvent dans une unité monétaire) Dans le temps imparti à l’étude, le collectif d’experts a donné la priorité aux volets biophysiques (1) et (2) afin : - d’instruire de façon robuste la conceptualisation des biens et services (volet 1) : ce travail constitue un front de recherche actuel, associé à une littérature académique abondante mais parfois non stabilisée, que le collectif d’experts s’est attaché à analyser de façon à proposer des choix de conceptualisation argumentés ; - de pousser au maximum l’exercice d’évaluation biophysique (volet 2) dans le cadre de la demande initiale formulée par le MEEM : cartographier la production d’un large panel de biens agricoles et les SE rendus par les écosystèmes agricoles à la résolution spatiale la plus fine possible, et à l’échelle France entière. A noter que le présent exercice ne constituant pas un projet de recherche mais bien une étude institutionnelle Inra (au sens des procédures DEPE), l’ensemble des évaluations développées dans le présent rapport est réalisée à partir de données existantes, aucun travail d’expérimentation visant à acquérir de nouvelles données de terrain n’ayant été conduit.[br/] Il résulte de ce choix de priorisation que : - le volet d’évaluation économique (3) est initié pour quelques SE mais peu développé en comparaison des volets (1) et (2) ; - tout en veillant à élaborer des méthodologies d’évaluation biophysiques traçables et robustes, les experts ont pris le parti de proposer des méthodologies plus exploratoires pour quelques SE pour lesquels les données actuelles ne permettent pas d’évaluer directement le niveau de fourniture à l’échelle France entière : dans ces cas particuliers (signalés explicitement dans les sections du rapport dont ils font l’objet), les méthodologies ont été mises en œuvre jusqu’à la réalisation des cartographies dans le but de donner à voir le potentiel qu’offrent ces méthodologies et la nature des résultats qu’elles peuvent produire sous condition de leur validation France entière, plutôt que dans le but d’interpréter pour eux-mêmes les résultats obtenus. Les experts se sont alors particulièrement attachés à relativiser les résultats quantitatifs ainsi produits, et à accompagner les cartographies d’un descriptif détaillé des protocoles de validation qu’il faudrait mettre en œuvre dans les suites de l’étude pour stabiliser et valider ces méthodologies exploratoires. Ce parti pris du groupe de travail EFESE-écosystèmes agricoles est compatible avec l’objectif poursuivi dans le programme EFESE, qui se donne pour objectif de produire un guide méthodologique pour l’évaluation des biens et SE en en pointant les limites, difficultés, précautions et améliorations possibles associées à chacune des pistes avancées