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Quelles solutions de gestion pour l’espèce invasive, Spartina alterniflora, en Rade de Brest ?

Etat des connaissances, synthèse bibliographique et perspectives de travail

Joy Toupet – Mai 2010

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

Les espèces invasives Sont le résultat de l’augmentation des pressions anthropiques sur les espaces naturels

2 conséquences - Modifications profondes des écosystèmes - Outil économique et social

Etat des connaissances

La problématique de gestion

La spartine -

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

fiche d’identité

Famille des Poacées, 14 espèces Diffusion par semences et rhizomes Inféodée aux marais maritimes, zone intertidale (slikke => schorre) Répartition mondiale (Etats-Unis, Europe, Asie, Australie) Facteurs limitants - Salinité - Hydrodynamisme - Temps d’immersion - Photosynthèse - Granulométrie

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

Agriculture La spartine ‐ Propriétés et impacts Principales tendances

Une productivité importante

Source: Querné, 2010

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La spartine ‐ Propriétés et impacts La fixation de CO2, facteur limitant de l’effet de serre

Source : Wan et al, 2009

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

La spartine ‐ Propriétés et impacts

La fixation de Si

Source : Querné, 2010

Perspectives de travail

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

La spartine ‐ Propriétés et impacts

Le potentiel épurateur

- N et P - Métaux lourds

Source : Zhou & al, 2008, d’après Liu & Tian, 2002

Perspectives de travail

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

La spartine ‐ Propriétés et impacts La capacité d’accrétion et de sédimentation

- Un outil anti-érosif et de protection du linéaire côtier - Un outil d’ingénierie environnementale (poldérisation) - L’exhaussement des fonds et la perturbation hydrogéologique

Perspectives de travail

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La spartine ‐ Propriétés et impacts Impacts sur les activités littorales - Stabilisation des berges mais envasement des fonds d’estuaires = problème pour la navigation - Perturbations de l’aquaculture - Bouleversements paysagers = critère esthétique (peut ou non favoriser le tourisme), production de matière organique en décomposition (peu attractif)

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La spartine ‐ Propriétés et impacts Les changements dans la biodiversité des sites colonisés

- La flore

- La faune

Source: Zhou et al, 2007

La spartine – Tableaux synthèse Impacts positifs = avantages

Impacts négatifs = inconvénients

-

Ecologie

‐ -

Une productivité importante La fixation de CO2 Potentiel phytoépurateur : captation des nutriments, métaux lourds et autres substances toxiques Rétention de Si Bénéfice écologique = création de nouveaux habitats Peut, dans certaines conditions, favoriser les invertébrés Peut servir de zone de nidification pour certaines espèces d’oiseaux Stabilisation et consolidation des vasières

-

-

Paysage

-

-

Activités -

Valorisation -

Par sa capacité d’accrétion, la spartine protége les côtes sujettes à l’érosion et préserve ainsi les paysages La végétalisation de la vase nue empêche la putréfaction des matières organiques retenues dans les sédiments et ainsi inhibe les émanations nauséabondes Par sa capacité d’accrétion, la spartine permet la poldérisation et l’extension des surfaces cultivables ou le développement de nouvelles activités (Chine et Hollande notamment) Stabilisation des berges pour la navigation Une productivité importante = biomasse pouvant être utilisée dans la filière animale (fourrage, litière) Très riche en Si = filière parapharmacie

Perte de biodiversité Concurrence des espèces indigènes du fait de son importante productivité et de sa capacité d’hybridation Déstabilisation de l’équilibre écosystémique local Du fait de sa large répartition intertidale, réduction de la diversité avifaune se nourrissant notamment sur les vasières Provoque une chute de la productivité benthique en Baie de Somme L’accrétion des sédiments et l’exhaussement corrélatif perturbe fortement les conditions hydrogéologiques locales Modifie les réseaux trophiques existants Bouleverse les chaînes alimentaires (cf. cycle Si) Provoque une régression des zones sablo‐vaseuses présentant la plus grande production secondaire des estuaires Peut limiter les nutriments disponibles pour l’aquaculture La production naturelle de chaume peut perturber les habitats

-

La colonisation par la spartine limite la fréquentation touristique des plages

-

L’exhaussement du fonds des estuaires ou rias peut poser des problèmes au niveau de la navigation en rétrécissant les chenaux ou en diminuant leur profondeur

-

La valorisation génère un coût d’investissement : machines de récolte, captation des marchés, communication/publicité, etc.

L’utilisation de machines peut endommager les habitats proches : perturbation de l’avifaune ou du benthos.

-

Fig. – Tableau synthétique des impacts de la spartine

La spartine – Tableaux synthèse

Source: Lacambra et al, 2004

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La spartine ‐ Conclusion ⇒ L’invasion de la spartine possède des atouts comme des inconvénients selon le point de vue adopté et le contexte écosystémique ⇒ Il appartient donc aux gestionnaires de hiérarchiser ces caractéristiques pour déterminer les conséquences locales de l’invasion et prendre des décisions effectives en rapport avec ces conclusions

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Une démarche globale, des questions préalables • Nécessaire prise en compte de la complexité du contexte écologique, économique et social de l’écosystème considéré, et ce à différentes échelles • Quels sont les enjeux d’une telle invasion selon les points de vue des usagers de l’espace (gestionnaires, scientifiques, touristes, plaisanciers, pêcheurs, agriculteurs/éleveurs, etc.) ?

• Peut-on hiérarchiser ces enjeux ?

• Quel est le bilan des coûts économique et écologique dans le processus de gestion ? Autrement dit, quels bénéfices et quels inconvénients peut-on retirer de la gestion ?

• Quelle méthode de gestion adopter ?

• Quelle place accorder à la non-intervention ?

La problématique de gestion

Etat des connaissances

Les possibilités de valorisation

La gestion – Quels objectifs?

Quel est le but de notre action?

- La prévention - Le contrôle / stabilisation de l’invasion - La réduction - La méthode Bradley - L’éradication - La diversification des habitats - La restauration - La valorisation

Perspectives de travail

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Stratégies et balance des coûts Quelle stratégie adopter dans le déploiement d’un budget limité pour satisfaire aux objectifs préalablement définis?

5 paramètres fondamentaux à respecter : - Dimension spatiale de la méthode de contrôle (sens altitudinal) - Budget total alloué à la gestion - Importance de la précocité des interventions, réduisant de fait les coûts économiques et écologiques - Régularité et répétition des interventions, l’interruption prématurée du mode de gestion pouvant aggraver le phénomène d’expansion - L’influence du type d’habitat et du contexte local est prépondérante dans le processus de restauration

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Stratégies et balance des coûts

Source : Grevstad, 2005

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Stratégies et balance des coûts

Source : Grevstad, 2005

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Stratégies et balance des coûts

Source: Reeder & Hacker, 2004

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les différentes méthodes Manuelles Méthodes physiques Mécanisées

Méthodes chimiques

Méthodes biologiques

Gestion par le vivant

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les méthodes physiques – La fauche Objectifs = contrôle + diversification + valorisation Pour un effet cumulatif, combinaison de 4 paramètres: - Durée du traitement (2 ans au minimum) - Fréquence ou intervalle du traitement (variable selon les sources bibliographiques) - Moment du traitement (variable selon les conditions climatiques et le cycle de la plante) - Prise en compte des types d’habitats dans la conduite du traitement (dépendant surtout des modalités de recouvrement par la mer) Fauche tardive => sous-compensation Fauche précoce => sur-compensation (sauf essais Etats-Unis)

La gestion – Les méthodes physiques – La fauche

Haut de l’estran = 4 fauches/an ; bas de l’estran = 3 fauches/an (+ efficace) 1ère fauche au moment de la floraison (Chine) Source : Tang et al, 2010

La gestion – Les méthodes physiques – La fauche Double fauche tardive effectuée à 9 semaines d’intervalle (Chine)

Résultats de la fauche 1ère année

Résultats de la fauche 2ème année

Source : Tang et al, 2009

La gestion – Les méthodes physiques – La fauche

Fauche efficace durant saison floristique avec de meilleurs résultats en Août (Chine)

Source : Li & Zhang, 2008

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les méthodes physiques – L’arrachage manuel Objectifs = éradication localisée + contrôle de l’invasion

- Méthode de contrôle utilisée en combinaison d’autres techniques de gestion - Economique si travail bénévole - Efficace sur petits clones - arrachage à la main: < 1m - utilisation d’une bêche: 3-4m - 1h avant la basse mer, moins solidaire du sédiment, moins de risque de rompre les rhizomes ⇒ Limite = exhaustivité quasi-impossible

La gestion – Les méthodes physiques – La destruction des rhizomes

Efficacité limitée dans le temps: retour à l’état initial la 2ème année (Chine)

Source : Li & Zhang, 2008

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les méthodes physiques – Le recouvrement Objectifs = éradication localisée + contrôle

Le recouvrement dirigé - Avant de recouvrir un clone, il faut éliminer par fauche le maximum de matériel végétal afin de stresser la plante en réduisant sa biomasse - Enfouir les bordures du dispositif dans une saignée du substrat et les bloquer avec des câbles et des piquets - Le dispositif doit être laissé en place pendant au moins 2 ans

Le recouvrement naturel = chaume et laisses de mer Haut estran => litière => étouffement/ombre => réponse 2e année => formation végétale + haute Bas estran => submersibilité => moins O2 => moins photosynthèse => formation végétale + basse

La gestion – Les méthodes physiques – Le confinement Plaques de PVC Tests effectués en rade de Brest par le Conservatoire National Botanique dans la gestion du limonium humile = efficacité variable selon les sites (pas de résultats exploitables dans l’état actuel de nos recherches) Inondation

Source : Wang et al, 2008

La construction de diguettes permet l’inondation permanente de S. alterniflora et la succession végétale à 90% de P. australis après 5 ans de gestion (Chine)

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les méthodes physiques – L’enfouissement Objectif = éradication L’enfouissement manuel Concerne les jeunes pousses de l’année, enfouissement à l’aide d’un long bâton à au moins 30 cm de profondeur ⇒ Champ d’application restreint

L’enfouissement mécanique (rotoburying) - Nécessite une profondeur ne permettant pas la régénération de la plante - Lourd de mise en œuvre, nombreux inconvénients à l’image de l’extraction mécanique ⇒ Efficacité relative selon les contextes

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les méthodes physiques – Autres techniques Objectif = éradication

- Le labour simple (rototilling) - Le labour avec charrue à disques (disking) - L’écrasement (crushing-pulverizing) - L’extraction mécanique

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les méthodes chimiques – L’épandage de chaux Objectifs = éradication + diversification

- Essais menés en Baie de Somme et Bassin d’Arcachon - Epandage de chaux vive en granulés et rotavator - Période et fréquence d’application?

- Minimum 2 ans de gestion - Efficace mais fortes perturbations du milieu

La gestion – Les méthodes physiques – L’épandage de chaux Biomasse totale de benthos avant et après gestion = impacts variables suivant les espèces (Baie de Somme)

Source : Cornette et al, In Drévès & Chaussepied, 2000

Synthèse des actions de gestion (Baie de Somme)

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les méthodes chimiques – Les herbicides Objectif = éradication définitive, or dans certains cas, cela n’empêche pas la progression (Glyphosate, Dalapon, Roundup, Rodeo, Imazapyr, Fusilade, etc.)

- Méthode pouvant être utilisée en combinaison avec fauche ou recouvrement = meilleure efficacité - Réservé à la partie haute de l’estran car lessivage - Très peu de recul sur les impacts à long terme

Persistence du composant Imazapyr dans l’eau et les sédiments (Etats-Unis). Source : Patten, 2002

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les méthodes biologiques – Le pâturage Objectifs = contrôle de l’invasion (ralentissement de la croissance mais pas de la diffusion) + diversification des habitats + parfois substitution végétale + valorisation

- Mise en œuvre délicate et maintenance rigoureuse - Prise en compte de 3 paramètres pour une efficacité optimum: - Le type d’habitat initial et l’évolution spatiale de la diversité des communautés végétales - La compétition inter-spécifique (favorisée par le pâturage, comportements différents selon les espèces mises en présence et leur position sur l’estran) - Le type (espèce) et intensité (UGB + durée) du pâturage

La gestion – Les méthodes biologiques – Le pâturage

Le pâturage modéré augmente généralement la richesse et la diversité végétale alors que l’absence de pâturage et le surpâturage favorisent des communautés pauvres en espèces Effet du piétinement = compactage ou érosion des sols => diversification/substitution végétale Effet des excréments = changement composition du sol => diversification/substitution végétale Richesse, diversité et occurrence des communautés végétales selon leur répartition sur l’estran et l’intensité du pâturage (Mont Saint Michel) Source : Bouchard et al, 2003

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les méthodes biologiques – La contamination Objectif = contrôle de l’invasion (ralentissement de la croissance)

- Agents de biocontrôle = insectes herbivores inféodés à la spartine - Processus lent = 5 à 10 ans avant premiers résultats significatifs - Pas de recul sur les effets à long terme

Essais menés à Willapa Bay (Etats-Unis) avec Prokelisia marginata: - Réduction de 50% de la biomasse - Réduction de 15% de la hauteur Source : Grevstad et al, 2003

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Les méthodes biologiques – La substitution - Espèce de substitution privilégiée = Phragmite australis

- Combinaison de plusieurs modes de gestion = réduire la densité de spartine au préalable pour garantir la reprise de l’espèce de substitution

- Taux de survie élevé

La gestion – Les méthodes biologiques – La substitution

Transplantation de pieds de 1m après destruction des rhizomes ou enfouissement (Chine) Source : Li & Zhang, 2007

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – La non‐intervention Le choix de la non-intervention = la place laissée aux dynamiques naturelles Principe d’autodétermination biologique avec ou sans gestion préalable

Le phénomène du « dieback » ⇒ Réunion de 4 caractéristiques - Mort soudaine (en quelques mois) ; - Mort inattendue, sans causes apparentes ; - Phénomène affectant plusieurs sites dans une même zone d’étude ; - Cette disparition laisse la place à une reconquête végétale spontanée, pas nécessairement composée de spartine ou alors en mosaïque. Cette reconquête peut nécessiter plusieurs années. ⇒ Causes indirectes = sécheresse, accrétion sédimentaire, submersion marine, changement des conditions pédologiques, phytotoxines en excès, sol anaérobie

Gestion Physique : la fauche Caractéristiques

-

Objectif visé

Pour chaque type de gestion

-

Type d’implantation concerné

⇒1 fiche synthèse

-

technique sélective solution à court ou moyen terme nécessite des actions répétées, une grande régularité et un suivi attentif mise en œuvre délicate dans le cas d’une gestion mécanisée compte tenu des difficultés d’accès à certaines zones de l’estran diversification des habitats ralentissement et contrôle de la progression de spartine valorisation plants isolés ou petits clones dans le cas d’une fauche manuelle champs monospécifiques dans le cas d’une fauche mécanisée

Zones d’intervention sur l’estran

-

haut et bas selon les moyens utilisés

Recommandations de mise en oeuvre

-

peut être utilisée en technique complémentaire d’un autre mode de gestion

Possibles impacts négatifs

-

possible dispersion des graines piétinement important pouvant endommager certains habitats dérangement de la faune si mal effectuée, la fauche peut engendrer une croissance compensatoire de la plante

Coût

-

faible si travail manuel volontaire plus élevé dans le cas d’une fauche mécanique (achat ou location du matériel)

Valorisation possible

-

filière animale filière matériaux de construction

La gestion – Impacts des modes de gestion

Source : Lacambra, 2004

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La gestion – Conclusion Rappel des critères pour l’aide à la décision et/ ou au choix d’intervention - Complexité des domaines biologiques, écologiques et climatiques - Approche globale des caractéristiques d’un site - Prise en compte des différentes échelles - Clarifier les objectifs de gestion = peuvent être différents selon les sites d’expérimentations - Combinaison des modes de gestion

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

La gestion – Conclusion

Source : PROGIG, 2010

Perspectives de travail

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La valorisation Valorisation = outil de la gestion intégrée des invasives But = générer le maximum de bénéfices économiques et écologiques

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La valorisation – Filière élevage - Production lait, viande, fourrure, etc.

- Diversification de l’alimentation et du roulement pastoral - Problème de stockage du fourrage = humidité (fonction du sel contenu dans le feuillage)

Source : Wang et al, 2008

La problématique de gestion

Etat des connaissances

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

La valorisation – Filière santé Vertus de la silice biogénique: - Stimulation cardiaque - Renforcement immunitaire - Anti-inflammatoire - Soins des ongles - Etc… ⇒ Quel calendrier de fauche? ⇒ Quels débouchés/contacts?

Source : Querné, 2010

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

La valorisation – Autres filières - Matériaux de construction écologique - Compostage - Epandage - Filière énergie

Perspectives de travail

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

Perspectives de travail L’approfondissement des recherches

- Evaluation des enjeux selon le point de vue des usagers de la Rade : pêcheurs, touristes, plaisanciers, agriculteurs/éleveurs, gestionnaires, scientifiques, etc.

- Techniques de gestion et innovation : coquilles d’huîtres ou de crépidules (effets sur le PH, la granulométrie et la photosynthèse ?)

- Contacter les acteurs concernés (propriétaires, entreprises, associations, centres de recherche, etc.)

- Se déplacer sur le terrain (Morbihan, Baie de Somme, Bassin d’Arcachon) pour observer les dispositifs mis en place, constater les évolutions et rencontrer les gestionnaires

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

Perspectives de travail Etablir un programme de gestion ou la mise en place d’expérimentations

- Localiser et cartographier la distribution actuelle de l’espèce et faire des mises à jour régulières - Mettre à contribution la population dans la « veille écologique » en organisant des campagnes de sensibilisation - Prioriser les sites d’intervention en déterminant ceux où la plante pose le plus de problèmes économiques, sociaux et environnementaux - Mettre en place un suivi régulier d’après gestion

Etat des connaissances

La problématique de gestion

Les possibilités de valorisation

Perspectives de travail

Perspectives de travail Contacts

- SIBA (Syndicat Intercommunal du Bassin d’Arcachon) : prêt à nous accueillir - Marais de Séné : attente d’une réponse - ODEM (Observatoire Départemental de l’Environnement du Morbihan) : contact établi et prêt du mémoire de S. Letort (1999) - SMACOPI (Syndicat Mixte Baie de Somme Grand Littoral Picard) : contact à établir - Particuliers et professionnels : contact à établir - Micheline Grignon-Dubois, chercheuse au CNRS, Bordeaux I, laboratoire PhyValBio travaillant sur les débouchés de valorisation de la spartine : attente d’une réponse

MERCI DE VOTRE ATTENTION