Etude du fonctionnement hydrologique d'une tourbière basse du nord-est du Massif Central français : la Prenarde dans les Monts du Forez.

pages 81 à 107National audienceLes tourbières sont relativement abondantes sur les surfaces sommitales des massifs montagneux du nord-est du Massif Central (Cubizolle et al. 2004, Degorce 1995). Elles apparaissent principalement au dessus de 1000 m d'altitude. La surface totale de tourbières s'élève à 670 hectares dans les monts du Forez. Pourtant, si les tourbières du secteur ont été inventoriées et étudiées par les botanistes depuis plus d'une cinquantaine d'années (Dubois 1946, Francez 1992, Inst.Européen-D'ecologie 1981, Lemee 1941, Ministère Des Mines Et De L'industrie 1949) elles n'ont jamais fait l'objet d'étude hydrologique. Ainsi, pour combler cette lacune et répondre à une demande sociale forte concernant la gestion des ressources en eau, l'équipe du CRENAM a entrepris, depuis de juillet 2002, d'installer des équipements hydro-climatologiques sur 5 sites tourbeux. La tourbière basse de la Prenarde a été le premier site équipé. Aujourd'hui, les séries de données permettent de réaliser les premiers bilans de l'eau et de dégager les premières pistes pour expliquer l'hydrologie de la tourbière, sa dynamique et son rôle dans le fonctionnement du bassin versant

Etude de l'organisation du couvert végétal des Hautes Chaumes du Forez : un exemple d'utilisation de l'algorithme PEGASE sur le secteur tourbeux de Gourgon-Bazanne (année 1962)

De nombreuses variables physiques et anthropiques interviennent dans l'organisation des paysages. C'est le cas pour notre terrain d'étude, un complexe tourbeux situé sur les Hautes Chaumes, dans les Monts du Forez, dont la couverture végétale est influencé aussi bien la diversité des conditions stationnelles et de l'ancienneté de l'exploitation pastorale. Nous avons mis en place une méthodologie, ancrée dans un contexte SIG, permettant d'expliquer dans quelle mesure ces variables exercent des contraintes sur la distribution du couvert végétal. Qu'elles soient morphologiques (pentes, courbures, formes des versants...), climatiques, pédologiques, sociétales (activités agricoles ou forestières...), ces variables sont collectées pour constituer une base de données sur laquelle est effectuée l'analyse PEGASE (développée par Michel PHIPPS), procédure divisive hiérarchique multivariée basée sur les principes de la Théorie de l'information. L'algorithme permet de faire apparaître le modèle d'organisation du paysage et d'en mesurer le niveau d'ordre écologique. Nous montrons dans quelle mesure des variables contribuent à cette organisation

Pré-détermination de zones humides sur le bassin Loire-Bretagne

Cette communication a pour objet de présenter d'une méthodologie de prédétermination des zones humides potentielles en têtes de bassins versants à l'échelle du bassin Loire-Bretagne. Elle se base sur une réflexion sur des facteurs physiques susceptibles de favoriser la mise en place de tels milieux. Ces facteurs sont de quatre ordres : topographiques, géologiques, géomorphologiques, hydrologique. L'ensemble des facteurs sélectionnés sont intégrés à une chaine de traitement SIG. Il en résulte la mise en évidence de 3 types de zones : celles où la présence de zones humides est a priori exclue, celles présentant éventuellement des zones humides et enfin celles présentant une forte probabilité de présence de zones humides. La confrontation de la modélisation avec plusieurs des inventaires pré-existants sur le terrain d'étude fait apparaître des des résultats très satisfaisants avec, en règle générale, 60 à 80% des zones humides existantes classées en zones très favorables, et moins de 10% classées en zones défavorables

Les tourbières du haut bassin versant de la Loire (Massif central oriental)

À l’échelle du haut bassin versant de la Loire, les tourbières apparaissent généralement comme des écosystèmes marginaux du fait de leurs superficies modestes. Cependant, les 1 500 hectares du secteur étudié du Massif central oriental n’en présentent pas moins une grande valeur patrimoniale qui s’exprime autant par l’originalité des communautés végétales que ces tourbières abritent, que par la richesse de l’information paléoenvironnementale qu’elles archivent. Jusqu’à la Seconde Guerre mondiale, l’utilisation de ces milieux humides n’a jamais remis en cause leur pérennité. Depuis, leur exploitation économique s’est intensifiée et a pris des formes très diverses : pacage, extraction de tourbe, valorisation touristique, captage de la ressource en eau… Cette emprise humaine nouvelle entraîne des modifications souvent irréversibles du fonctionnement de ces hydrosystèmes, mais aussi parfois leur destruction pure et simple. La régression des surfaces tourbeuses aboutit ainsi à un appauvrissement du spectre biologique régional et constitue une menace sérieuse pour les archives paléoécologiques de l’histoire des paysages et des sociétés humaines qui les ont façonnées. Cette donnée nous semble devoir être intégrée dans une réflexion sur la gestion conservatoire des tourbières du Massif central oriental.In the upper Loire basin, mires generally appear as marginal ecosystems because of their limited surface area, and the lack of particular economic value. However, the 1.500 hectares of mires in the Eastern Massif central do in fact represent great heritage value, namely because of the quantities of palaeoenvironmental evidence they contain, as well as they originality and diversity of their flora. Until the World War II the traditional use consisted only in extensive grazing which didn’t damage the mires. But, for 30 years, the economic exploitation of these mires have combined various uses including more intensive grazing, peat extraction, tourism, captive water supply… These uses modify these ecosystems, often irreversibly, as the affect the functioning of these hydrosystems. The reduction of the surface of these wetlands and the threats to their integrity have led local decision makers to define wetlands conservation policies

Advantages and limits of radiocarbon dating applied to peat inception during the end of the Lateglacial and the Holocene: the example of mires in the Eastern Massif Central (France)

The origins of mires and the initiation of peat inception during the last 12 000 years has been widely interpreted in terms of macroclimatic change or land-use changes associated with human activities. One objective of our palaeoenvironnemental studies in the eastern Massif Central in France was to accurately date basal peat layers at a great number of sites. These radiocarbon dates of peat inception must then be confronted with palaeocological and archaeological data. Although radiocarbon dating is currently used to date peat initiation, various difficulties can be encountered when attempting to identify and sample the oldest basal layers in a mire, and these problems are rarely addressed. This paper proposes a methodology based on detailed investigation by means of stratigraphical, sedimentological and micromorphological analyses. Five mires were studied: 3 bogs, and 2 fens. As a main result we illustrated the great importance of micromorphological analysis. We also show that many radiocarbon dates are required to obtain accurate age estimations of the chronology of peat inception, precise enough to be confronted with other palaeoenvironmental data.L’apparition des tourbières au cours des 12000 dernières années est révélatrice de changements environnementaux importants, tant d’origine climatique que d’origine anthropique. Aussi, est-il fondamental, dans le but d’une reconstitution paléoenvironnementale, de pouvoir caler chronologiquement le démarrage de la turfigenèse sur un grand nombre de sites. La répartition dans le temps des dates obtenues peut ensuite être confrontée aux données géomorphologiques, paléoécologiques et archéologiques locales et régionales pour tenter de retracer l’évolution des paysages et des sociétés humaines qui les ont façonnés. Néanmoins, si la datation par le radiocarbone est l’outil le plus adapté au travail de calage chronologique des couches basales des tourbières, l’entreprise est complexe et pose un certain nombre de problèmes méthodologiques très rarement abordés dans la bibliographie. Une première difficulté est d’identifier le faciès qui, sur la stratigraphie, matérialise le démarrage de la turfigenèse. Il convient ensuite de déterminer le ou les secteurs de la tourbière où la tourbe a commencé à s’accumuler. Cet article propose une méthode d’échantillonnage des couches basales de tourbe fondée sur un travail minutieux de restitution des stratigraphies couplé à des analyses sédimentologiques et à des examens micromorphologiques. Cinq sites pilotes ont été retenus: trois tourbières bombées et deux tourbières basses. Parmi les résultats notables de l’étude, on insistera sur l’apport de l’analyse micromorphologique. Par ailleurs, le grand nombre de datations par le radiocarbone qui ont été réalisées a permis d’apprécier la précision que l’on est en droit d’attendre d’un tel travail de calage chronologique, une information déterminante avant d’entreprendre la confrontation avec les autres données paléoenvironnementales

Fonctionnement hydrologique des têtes de bassin versant tourbeuses du Nord-Est du Massif Central

After decades of neglect and total destruction by drainage and extraction of peat, mires have finally been considered over the last ten years as ecosystems of major interest, both in terms of water resources that they store, the biodiversity they contain, and paleoenvironmental records they retain. However, knowledge of the hydrological functioning of these wetlands remained incomplete. Apart from the works of the eighteenth and nineteenth centuries, we rediscovered during the study that the French scientific publications on this issue are rare. This work was part of research programs launched in the Eastern Massif Central with the dual objective of ensuring missions including basic research for a better understanding of water bogs and answering questions from managers engaged in conservation and restoration of the wetlands. Due to the lack of data on the current dynamics of mires from the north-east of the Massif Central, the selection of pilot peatlands and their watershed for the establishment of the experimental procedure is an important part of this work. Despite the funding and support of communities, the acquisition, installation, configuration and maintenance of measuring devices, abused by harsh climatic conditions, were the main difficulty in this study. In these pages, we discussed in two parts the problematic of hydrological role of mires. First we show how the hydrological functioning of peatlands complies with selected models available within the important international literature, mainly Anglo-Saxon. Then we assess the impact of the presence of mires at the level of heads of watersheds. The bogs as well as the fens are large stocks of water. The main results highlight the uniqueness of peatlands towards the restoration of water coming into their surface. They affect the volumes of water evaporation, stored and disposed of. Their ability to absorb water in the acrotelm, promoting flow desynchronization, gives them a regulating role which effectiveness varies during the hydrological years. However, beyond their intrinsic storage capacity, which depends on the geometry of the bog (i.e. shape, size, thickness), peatlands even small in size due to their position, may affect the dynamics of water catchments areas. Exchanges between these saturated zone, in which the water flow is very slow and the slicks side are weak, may constitute hydrological locks which limit the speed of groundwater discharge and support rivers flow. The results of this study finally allow to state, in terms water resources management, that a global consideration of the mires at the level of watersheds is very much needed.Après des décennies de désintérêt total et de destructions par le drainage et l'extraction de tourbe, les tourbières sont finalement considérées depuis une dizaine d'années comme des écosystèmes d'un intérêt majeur, tant du point de vue de la ressource en eau qu'elles stockent que de la diversité biologique qu'elles abritent et des archives paléoenvironnementales qu'elles conservent. Pourtant, la connaissance du fonctionnement hydrologique de ces zones humides restait lacunaire. Hormis les travaux du XVIIe et XIXe que nous avons redécouvert lors de cette étude, les publications scientifiques françaises sur la question sont rares. Ce travail s'est inscrit dans le cadre des programmes de recherche lancés dans le Massif Central oriental avec le double objectif d'assurer les missions de recherche fondamentale notamment afin de mieux comprendre le fonctionnement hydrologique des tourbières et répondre aux questions des gestionnaires engagés dans la conservation et la restauration de ces zones humides. Ne disposant d'aucune donnée sur la dynamique actuelle des tourbières du Nord-Est du Massif Central, la sélection des tourbières pilotes et de leur bassin versant pour la mise en place du dispositif expérimental occupe une place importante du travail. Malgré les financements et le soutien des collectivités l'acquisition, l'installation, le paramétrage et la maintenance des appareils de mesure, malmenés par les conditions climatiques rudes de la montagne, aura constitué la principale difficulté de cette étude. Nous avons donc abordé, dans ces pages, la problématique du rôle hydrologique des tourbières en deux volets. Nous montrons dans quelle mesure le fonctionnement hydrologique des tourbières sélectionnées est conforme aux modèles dont nous disposons à travers l'importante littérature internationale, principalement anglo-saxone. Ensuite, nous évaluons l'impact de la présence des tourbières à l'échelle des têtes de bassins versants. Les tourbières hautes comme les tourbières basses constituent d'importants stocks d'eau. Les principaux résultats mettent en avant la spécificité des tourbières vis-à-vis de la restitution de l'eau qui arrive à leur surface. Elles influent sur les volumes d'eau évapotranspirés, stockés et écoulés. Leur capacité d'absorption de l'eau dans l'acrotelm, en favorisant la désynchronisation des flux, leur confère un rôle de régulation des écoulements dont l'efficacité varie au cours de l'année hydrologique. Toutefois, au-delà de leur capacité de stockage intrinsèque, qui dépend de la géométrie de la tourbière, c'est-àdire sa forme, sa taille, son épaisseur, les tourbières, même de petite taille, en raison de leur position, peuvent influer considérablement sur la dynamique hydrologique des bassins versants. Les échanges entre ces milieux saturés, dans lesquels la circulation de l'eau est très lente, et les nappes de versant étant faibles, elles peuvent constituer des verrous hydrologiques qui limitent la vitesse de vidange des nappes et permet un soutien des débits des cours d'eau. Les résultats de cette étude nous permettent au final d'affirmer, en terme de gestion de la ressource en eau, la nécessité d'une prise en compte globale des milieux tourbeux à l'échelle des bassins versants

Étude de l'organisation du couvert végétal des Hautes Chaumes du Forez: Un exemple d'utilisation de l'algorithme PEGASE sur le secteur tourbeux de Gourgon-Bazanne (année 2001)

This research is in line with the number of studies conducted in the Hautes Chaumes area in the Monts du Forez. Our goal was to develop an approach that would help explain the extent to which physical variables and anthropic factors restrict the distribution of vegetative cover. A reflection on the concept of landscape led us to the use of PEGASE. This software applies a divisive multivariate approach based on the principles of Information.L'objet de cet article est de présenter un outil permettant la mise en évidence, la hiérarchisation et la quantification des facteurs explicatifs de l'organisation du paysage des Hautes Chaumes du Forez (Massif Central, France). Il propose une méthodologie permettant d'expliquer dans quelle mesure les variables physiques et anthropiques exercent des contraintes sur la distribution du couvert végétal. Les variables géomorphologiques, climatiques, pédologiques et sociétales sont collectées pour constituer une base de données sur laquelle est effectuée l'analyse PEGASE (Partition d'un Ensemble Géographique pour l'Analyse Spatiale Ecologique)

Modélisation de la répartition géographique des tourbières à partir des données géologiques, topographiques et géomorphologiques : application au Massif central oriental (France)

Cet article propose un modèle à la fois prédictif et explicatif de la répartition des tourbières. Il prend en compte quatre paramètres essentiels : la topographie, la tectonique, la pétrographie et les héritages géomorphologiques quaternaires. L’objectif est de démontrer l’importance des facteurs géologiques, topographiques et géomorphologiques dans la répartition des tourbières à l’échelle régionale. Le modèle a été élaboré à partir de bases de données disponibles pour la partie granitique du Massif central oriental, un ensemble de moyennes montagnes de l’est de la France. Les résultats de la modélisation ont ensuite été confrontés à l’ensemble des connaissances acquises sur les tourbières de cette région géographique au cours des dix dernières années. Il en ressort que le cadre morphostructural et la répartition des formations superficielles sont deux facteurs fondamentaux de la distribution des tourbières en domaine granitique. Ces milieux humides sont absents non seulement des grands escarpements de ligne de faille en forte pente et des vallées qui les franchissent, mais aussi des secteurs d’où les formations superficielles ont été éliminées par l’érosion. Le facteur climatique, souvent mis en avant dans les publications, ne joue qu’un rôle secondaire à l’échelle régionale du fait d’une certaine homogénéité des conditions climatiques tandis que certaines données géomorphologiques, les modelés de détail en particulier, et le facteur anthropique ne trouvent une pertinence qu’à l’échelle locale. Cette étude ouvre des perspectives pour une cartographie des tourbières aux échelles régionale et nationale, un travail qui n’est toujours pas réalisé en France.This paper proposes both a predictive and explanatory model for the distribution of mires. It takes into account four essential parameters: the topography, the tectonic, the petrography, and the Quaternary geomorphological heritage. The objective is to prove the importance of geological, topographical and geomorphological factors in explaining the distribution of mires at the regional scale. This model has been developed from databases available for the eastern side of the granitic Massif central, a medium mountain range in the east of France. The model results were then compared with the knowledge on mires acquired in this geographical region over the last ten years. What emerge from the morphostructural context and the geographical distribution of surficial deposits are two fundamental factors of mire distribution in a granitic domain. At first mires are absent from the large escarpments located along steep fault lines and in valleys that cross them. Secondly mires are also absent from areas where the surficial deposits have been eliminated by erosion. The climatic factor, often emphasised in the existing literature, only plays a secondary role within the study area because the climate is relatively homogeneous. Some geomorphological variables, glacial and periglacial landforms in particular, as well as the anthropogenic factor were only relevant at the local scale. This study opens perspectives for mapping the distribution of mires at the regional and national scales, a work that has yet to be carried out in France

Les causes du développement de l'arbre sur les tourbières du Massif Central oriental (France) au cours du XXème siècle

International audienc

Le développement de la collaboration entre scientifiques et gestionnaires pour la mise en place du suivi scientifique des tourbières de France.

sous la direction de H. Cubizolle, pages 365-381National audienc