Groupes thématiques

Les trois groupes thématiques sont représentatifs des forces de recherche impliquées dans la ZAL qui ont particulièrement contribué aux développements des connaissances sur le territoire.

  • Transferts dans l’hydrosystème ligérien
  • Trajectoire des territoires ligériens
  • Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes ligériens

Ces groupes thématiques constituent la base des discussions scientifiques au sein du réseau de la ZAL et ont vocation à structurer les recherches conduites sur les sites ainsi que d’autres terrains et à l’échelle du territoire de référence qu’est le bassin versant de la Loire. En effet, les dynamiques spatiales et temporelles sont contraintes par des changements globaux tels que les forçages climatiques, la recomposition des activités humaines ou les invasions biologiques qui se traduisent à l’échelle locale ou régionale en variables clés du fonctionnement des systèmes ligériens. Comprendre l’influence de ces changements globaux nécessitera d’estimer et de quantifier la contribution des différentes variables majeures (abiotique, biotique et anthropique) sur les dynamiques de la biodiversité, les bilans de matière, d’énergie et de composés associés (en particulier, eau, sédiments, carbone et contaminants) sur le fonctionnement des différents socio-écosystèmes ligériens (lits mineur/majeur, têtes de bassin, zones urbaines) en fonction des  gradients fluviaux et anthropiques. Au cours du projet 2020-2024, les objectifs de la ZALseront de développer des réflexions et des travaux sur les interactions qui existent entre ces groupes thématiques afin d’obtenir des résultats multi-thématiqueset multi-sites. Il ne s’agira pas de se focaliser ou de renforcer les efforts de recherches au sein de chacun de ces trois groupes, mais plutôt de développer des travaux de recherches à leurs interfaces.

Transferts et changements globaux


Comment les forçages globaux se traduisent-ils à l’échelle locale et régionale en variables clés pour comprendre le fonctionnement des socio-écosystèmes ligériens ?

Ce thème structurant focalise sur des objets d’étude tels que les sols, les sédiments, les masses d’eau et les écosystèmes ligériens qui sont tous représentés dans au moins un site des plateformes de la ZAL et dont les dynamiques spatiales et temporelles sont contraintes par des changements globaux. Il met en valeur comment les forçages climatiques, recomposition des activités humaines mais aussi les invasions biologiques se traduisent à l’échelle locale ou régionale en variables clés du fonctionnement de ces systèmes ligériens.

Déterminer et comprendre les transferts  de sédiments, de nutriments et de contaminants à différentes échelles spatiales et temporelles. Quelles sont les liens entre les transferts et le fonctionnement de l’hydrosystème ?

Il s’agira de quantifier les bilans de matières, d’énergie et des composés associés (en particulier, carbone et contaminants) dans différents environnements de dépôts (tourbières, lit mineur, parcelle agricole, zone urbaine mais aussi à l’échelle sol-plante) selon les gradients fluviaux et anthropiques. Pour cela, les travaux s’appuieront sur les plateformes « Grands cours d’eau » et « Têtes de bassin » afin de modéliser des phénomènes impliqués (par ex. érosion des sols, dynamique hydrosédimentaire, modalités d’archivage, etc.) dans ces transferts et leurs réponses aux changements globaux (changement climatique, usages des terres et pollution).

Les effets du changement climatique peuvent se traduire sur le long terme par des modifications du bilan de carbone, d’eau et plus généralement d’énergie à l’échelle d’écosystèmes d’intérêt que sont les zones humides. Par exemple les premiers résultats sur le site atelier instrumenté de la tourbière de la Guette (intégré dans le SNO Tourbières) a permis de développer des connaissances sur les processus à l’œuvre ainsi qu’en matière d’ingénierie écologique pour la restauration intégrée des tourbières (hydrologie, biodiversité, stockage du carbone) tout en permettant un transfert des connaissances vers les gestionnaires. La mise en place de la Plateforme sur les grands cours d’eau du bassin de la Loire permettra d’appréhender les effets des forçages climatiques à différentes échelles sur la dynamique de la Loire. Par exemple, des étiages plus ou moins modérés pourraient soumettre des espèces végétales ou animales comme le peuplier noir, les gomphides ou certaines espèces piscicoles, à des degrés de sécheresses variables en termes d’intensité et de durée et pourraient donc modifier la dynamique de population de ces espèces.Il s’agira de mieux comprendre l’effet de ces changements de dynamique sur les communautés et éventuellement d’élaborer avec les gestionnaires des stratégies de conservation. D’autres travaux en cours et à venir concernent les transferts de contaminants et de matière le long des gradients fluviaux et anthropiques. Par exemple, le travail sur les dynamiques d’érosion des sols et de transfert de matière dans les zones de tête de bassin vers l’hydrosystème en contexte agricole intensif réalisé sur le site instrumenté du Louroux permet de mieux comprendre les transferts de sédiments depuis une zone d’agriculture intensive et d’estimer les processus de remplissage d’un plan d’eau. In fineil s’agit de quantifier l’évolution des flux sédimentaires au travers d’un suivi haute fréquence et de modélisation de la sortie de drains agricoles vers l’hydrosystème. Cela permet de déterminer des stratégies de gestion pour limiter ces transferts. Un second site instrumenté étudie des processus de transfert selon un gradient d’urbanisation sur le cours d’eau de tête de bassin de l’Égoutier (Agglomération d’Orléans) au travers d’un couplage entre l’approche diachronique basée sur la sédimentologie et la géochimie (organique et minérale) et l’approche synchronique basée sur l’instrumentation et la mesure in situdes flux et des signatures géochimiques.Ces travaux s’articulent avec des recherches conduites à une échelle plus large sur les dynamiques temporelles de la qualité des sédiments de surface et stockés dans le lit mineur (contaminants métalliques et organiques) sur l’ensemble du bassin de la Loire.

Comment quantifier et modéliser les flux d’eau, de sédiments dans les grands cours d’eau (Loire et affluents) afin d’évaluer leurs effets sur les socio-écosystèmes au cours du temps ?

La quantification de la dynamique de la charge de fond et des processus morpho-sédimentaires et hydrauliques sur la période actuelle et récente (<200 ans) pour démêler l’influence des principaux facteurs de contrôle (aménagements du lit majeur, hydrologie, biogéomorphologie…) et évaluer leurs effets sur les socio-écosystèmes. Plusieurs travaux sur l’analyse de la dynamique morpho-sédimentaire passée et récente sont conduits sur la Loire et deux affluents de la Loire (le Cher et l’Allier). Il s’agit notamment d’étudier et de modéliser les interactions entre les différents facteurs de contrôle (aménagement, transport solide, stockage et déstockage de la charge de fond et dynamique latérale, modalités d’archivage sédimentaire, etc.) à différentes échelles de temps et d’espace. La compréhension de ces processus permet d’évaluer leurs effets sur la dynamique des communautés animales et végétales et sur les aménagements et usages. De plus, des travaux de recherche plus spécifiques visent à mieux comprendre les impacts des travaux de restauration des hydrosystèmes fluviaux impulsés dans le cadre de la mise en œuvre de la Directive Cadre sur l’eau (par ex. projet R-Temus sur la Loire armoricaine).

 

Trajectoire des territoires ligériens


Replacer les dynamiques récentes dans le temps plus long des relations entre environnement et sociétés ligériennes

L’objectif de ce thème structurant est d’apporter des connaissances sur les relations qu’entretiennent les sociétés la Loire, ainsi que leurs matérialisations spatiales. Il s’agit donc de comprendre les structures économiques et sociales qui fabriquent les paysages ligériens et qui contribuent à les entretenir et à les modifier, de la pêche aux grands aménagements (barrages, levées, etc…), de l’agriculture à l’urbanisme, des actions individuelles aux démarches collectives.

Ce thème est structuré autour de plusieurs temporalités : du temps long (Pleistocène supérieur, Holocène, derniers siècles), à la prospective (adaptation des sociétés aux changements annoncés), mettant en évidence la construction des paysages et des territoires au prisme du développement durable. Ces temporalités permettent de s’intéresser au patrimoine, du naturel au culturel. Une approche multi scalaire sera développée, du bassin versant à l’intra parcellaire, en passant par des tronçons de vallées.

Plusieurs questionnements sont au centre ce thème :

Quelles sont les dynamiques socio-économiques et naturelles récentes (depuis un siècle) et comment elles affectent les socio-éco(hydro)systèmes ligériens. Comment ces trajectoires déterminent-elles le fonctionnement des territoires ligériens et les inter-relations de ces territoires avec le monde ?

Quels sont les principaux changements ayant affecté les sociétés et les paysages dans le bassin sur le temps long ? Comment les dynamiques socio-économiques sont-elles couplées aux dynamiques naturelles ? Quels sont les caractéristiques de la co-évolution sociétés-milieux suivant différentes temporalités. Les sociétés sont-elles résilientes vis à vis des risques, en particulier fluviaux. Quels sont les principaux aménagements du lit mineur de la Loire et de ses affluents ?

Concernant l’approche récente, les travaux se concentrent sur différentes questions qui traversent les sociétés ligériennes. Les paysages ligériens, les patrimoines naturels et culturels, le risque inondation, la restauration des milieux aquatiques sont autant d’objets étudiés au prisme des dynamiques et trajectoires ligériennes.

Concernant l’approche sur le temps long, la Zone Atelier Loire a bénéficié de nombreux travaux depuis sa création et est restée très active quant à la mise en forme des données géo-historiques (cartes, données Lidar…). Ce prochain contrat sera l’occasion d’y intégrer les données issues de l’archéologie, en particulier celles de l’archéologie préventive et de l’archéologie sub-aquatique en sélectionnant les données sédimentologiques, archéobotaniques, archéozoologiques et l’ensemble des aménagements des chenaux (ponts, digues, épis de navigation, moulins…) et les Plateformes.

Les méthodologies développées seront celles de l’archéologie et l’histoire de l’environnement, des sciences de l’environnement, de l’aménagement de l’espace, de la sociologie, des sciences politiques et de la géographie.

Biodiversité et fonctions des Socio-Éco-Systèmes ligériens


La Loire est un fleuve fortement anthropisé, même si ses structures et fonctions sont encore bien conservés par rapport à d’autres fleuves d’Europe Centrale. Alors qu’à l’échelle mondiale, les populations de la faune vertébrée inféodée aux fleuves se sont réduites à 17 % en comparaison de 1970, on observe dans la Loire des patrons différents. En effet, certaines espèces patrimoniales (castor, loutre) ont vu leur population augmentée tandis que certaines populations de poissons migrateurs se maintiennent (saumon, alose) ou continue de diminuer (anguille). Un constat similaire peut-être fait sur les écosystèmes terrestres pour les espèces végétales ou animales. La Loire coule toujours d’une façon semi naturelle dans son lit endigué, ce qui permet une certaine résistance et résilience de la biodiversité autochtone aux changements globaux. Les interactions humain-fleuve sont à l’origine de grands impacts (incision du lit, perte de rythme des eaux et des crues morphogènes, végétalisation des bancs de sable, étiages extrêmes, pollutions diverses…) mais aussi l’espoir pour un engagement sociétal pour conserver la diversité biologique et culturelle ainsi que la fonctionnalité de ce socio-écosystème. Ce thème structurant propose de se focaliser sur les interactions sociétés-écosystème ligériens afin de prédire au mieux son évolution en se posant les questions suivantes :

Selon quelles modalités les diversités (paysagère, écosystémique, taxonomique, fonctionnelle, phylogénétique) modulent-elles le fonctionnement des socio-écosystèmes et, en retour, comment le fonctionnement de ces systèmes oriente les dynamiques de ces biodiversités ?

Comment les interactions biotiques directes et indirectes, au sein ou entre niveau(x) trophique(s) conditionnent la structure et le fonctionnement des communautés ?

Quels sont les relations entre la structure de communautés et/ou la dynamique des populations avec les variations du milieu à différentes échelles de temps (saisonnière/interannuelle).

Il s’agira d’estimer la contribution des différentes variables majeures (abiotique, biotique et anthropique) sur les dynamiques de biodiversité et sur le fonctionnement de différents socio-écosystèmes (lit majeur, parcelles agricoles, zones urbaines). Les recherches se développeront notamment sur les Plateformes afin de réaliser des suivis de populations (animales/végétales), de modéliser les gains ou les pertes de diversités de différents taxons en fonction de l’évolution futur de ces paramètres et de comprendre l’impact des gestions passées et actuelles sur le fonctionnement de ces écosystèmes. Par exemple, le processus d’urbanisation engendre de profondes modifications dans les paysages avec une diminution des surfaces agricoles et forestières au profit des surfaces bâties. Ce phénomène induit de profonds changements sur la biodiversité et les fonctions écologiques associées, et il devient urgent de concilier enjeux écologiques et enjeux de société dans les écosystèmes urbains. C’est dans ce contexte que les sites de la Plateforme Environnement Urbain permettront d’appréhender l’influence des conditions environnementales, des pratiques d’aménagement et de gestion sur les processus écologiques dans les paysages urbains. Il s’agira par exemple de comprendre la réponse des communautés de plantes et des pollinisateurs à l’artificialisation des territoires ou encore d’identifier les valeurs et les comportements humains individuels et collectifs vis-à-vis des différents éléments de biodiversité dans les secteurs urbains. Dans le lit mineur des grands cours d’eau, il est nécessaire d’identifier et de comprendre les conditions environnementales et les facteurs déterminant le niveau de diversité (génétique, spécifique et fonctionnelle) et d’en apprécier les conséquences sur le plan du fonctionnement de l’hydrosystème et des services rendus aux socio-écosystèmes ligériens. Les sites de la plateforme « Grands cours d’eau », permettront de tester le long d’un gradient fluvial si le niveau de contraintes (stress et perturbation) et sa variabilité temporelle et spatiale ont un impact majeur (par rapport aux filtres biotiques) sur la structure de la biodiversité spécifique, fonctionnelle ou phylogénétique. Il s’agira également de déterminer si le contexte anthropique (travaux d’aménagements, gestion des bords de rivière, activités agricoles) modifie les perturbations physiques (érosion du substrat, dépôt de matériaux, etc…) à l’origine des contraintes décrites précédemment. L’ensemble de ces travaux sur les Plateformes s’articuleront avec l’observatoire de la biodiversité pour mettre en place des protocoles et des actions transversales aux Plateformes afin d’identifier les stratégies d’adaptation des organismes aux variations du milieu à différentes échelles de temps (saisonnière/interannuelle), et de déterminer les seuils d’adaptabilité à ces changements. Ces Plateformes permettront aussi d’identifier les leviers mobilisables pour faire adopter des pratiques de gestion plus favorables à la biodiversité, améliorer les connaissances et la perception de la biodiversité dans les socioécosystèmes ligériens mais surtout de proposer des outils d’aide à la décision permettant de concilier les valeurs écologiques, sociales et économiques et in finede préserver et/ou favoriser les différents niveaux de diversité.

En plus de l’OBLA, certaines questions de recherche seront transversales aux trois thèmes structurants qui seront développées dans la ZAL au cours du prochain projet. L’une d’entre elles concerne les invasions biologiques eta déjà fait l’objet de travaux lors du projet précédent (2015-2020). En effet, les écosystèmes ligériens sont sous la pression de nombreuses espèces exotiques envahissantes (EEE) dont certaines peuvent impacter la biodiversité, le fonctionnement des socioécosystèmes et les services qu’ils fournissent. Les trois plateformes « Environnements Urbains », « Têtes de Bassin » et « Grands cours d’eau » sont parfaitement adaptés pour comprendre les impacts de ces EEE de par les fortes perturbations que subissent ces milieux et les corridors ou couloir de dispersion qu’ils représentent pour ces espèces. Il s’agira notamment de comprendre comment les EEE impactent les socioécosystèmes, comment elles sont (peuvent-elles être) gérées par les acteurs locaux. Quels impacts ces modes de gestion ont sur le fonctionnement des SES. Par exemple, il sera nécessaire de développer des méthodes (géomatique, utilisation de données socio-économiques et historiques) pour mieux caractériser la matrice urbaine et évaluer comment son hétérogénéité spatio-temporelle influence la distribution spatiale de ces EEE. Ces plateformes fourniront des connaissances sur la dispersion des EEE, la résistance et la résilience des écosystèmes face à ces invasions biologiques et pourront fournir des réponses permettant une gestion des écosystèmes ligériens qui limitera la propagation et le développement de ces espèces mais également de mieux comprendre la perception des citoyens envers ces espèces.