Restauration écologique du littoral remarquable du Parc national des Calanques : allier stabilisation des sols contaminés et conservation de la ...
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10èmes journées-ateliers du Réseau
LIFE 16 NAT/FR/000593 d’Echanges et de Valorisation en
Ecologie de la Restauration
Restauration écologique du littoral remarquable du
Parc national des Calanques : allier stabilisation des sols
contaminés et conservation de la biodiversité
Alma Heckenroth, Lidwine Le Mire-Pecheux, Paul Monsara, Lucie Miché, Isabelle
Laffont-Schwob, Estelle Dumas, Alex Baumel, Fatma Mirleau, Pascal Mirleau,
Christian Marschal, Thierry Tatoni, Laurence Affre
© Philippe RICHAUD – LIFE 16 NAT/FR/000593
REVER 10 restaurer ou reconquérir
Paris, MNHN
19 mars 2019
1
Contexte du littoral calanquais
LIFE 16 NAT/FR/000593
Stress environnementaux rudes
Marseille
- Vents violents
- Xéricité (sècheresse estivale - T°C / pluie) Cassis
- Salinité (embruns)
- Peu de sol
Perturbations anthropiques élevées
- Pression d’urbanisation
- Fréquentation forte et usages variés
- Espèces végétales invasives
Destruction et
fragmentation des
habitats littoraux
2
Contexte du littoral calanquais
LIFE 16 NAT/FR/000593
Perturbations anthropiques élevées
- Pollutions urbaines rejetées en mer :
- Eaux de la STEP (dont des détergents) Action synergique
- Hydrocarbures (navigation + eaux de ruissellement) avec le sel marin
Nécrose de la
- Pollutions industrielles locales : végétation littorale
- Rejet en mer des résidus de traitement de la bauxite
- Héritage d’activités industrielles passées : présence d’éléments
traces métalliques et métalloïdes (ETMM)
Dépôts massifs
de scories
Contamination diffuse du sol en Pb Sols pollués
Marséco, Laffont-Schwob et al 2016
en ETMM
3
Contexte de gestion : Programme LIFE Habitat Calanques
LIFE 16 NAT/FR/000593
(2017-2022)
« Gestion intégrée des habitats méditerranéens
littoraux péri-urbains remarquables des Calanques »
Restaurer les continuités écologiques des habitats littoraux fragmentés
=> Canalisation de la fréquentation
Restaurer les populations d’espèces protégées structurantes des phryganes
Restaurer et préserver les => Translocation d’Astragale de Marseille et Plantain subulé
habitats littoraux
d’intérêt Restaurer les habitats littoraux dégradés par des espèces végétales invasives
=> Arracher les invasives
communautaires et les
espèces structurantes Informer et sensibiliser : grand public et décideurs sur les enjeux du littoral
endémiques associées
Partager les connaissance et les expériences à l’échelle européenne
4
L’Astragale de Marseille : ses caractéristiques
LIFE 16 NAT/FR/000593
- Structurante de l’habitat phrygane (code Eunis 5410)
naturellement contraint dans une bande littorale de 100m de large
- Endémique de méditerranée, PN, classée vulnérable UICN (2012)
- 98% pop. française est sur le territoire du Parc (= 4160 ind. vivants)
- Pérenne, longévive (> 42 ans)
- Démographie régressive (FHUVEL, 2013) :
- forte proportion d’individus âgés
- quasi-absence de germination
- survie limitée des juvéniles
- beaucoup d’individus avec un fort taux de nécrose
chlorophyllien nécrosé
5
L’Astragale de Marseille : ses caractéristiques
LIFE 16 NAT/FR/000593
- Espèce Polluo-tolérante et pseudo-métalophyte
- Bénéficie d’une triple symbiose racinaire fonctionnelle
(MARSECO, SYNTERCALM ; Laffont-Schwob et al 2011 & Salducci et al 2019)
Approches
in situ et
ex situ
Nodules Endomycorhizes à arbuscules
(bactéries fixatrices d’azote) Endophytes Septés Foncés
(V : vésicules ; hy : hyphes) (DSE : Dark Septate Endophytes)
- Diversité microbienne d’une ampleur taxonomique inattendue
(séquençage d’ADN à haut débit)
- 67% des bactéries des nodules appartiennent au Gp. Mesorhizobium
6
Les renforcements expérimentaux d’A. tragacantha
LIFE 16 NAT/FR/000593
3 sites atelier sur le littoral des calanques (2013 / 2014-en cours)
- Levée de dormance des graines est nécessaire Approches ex situ
- La survie semble favorisée sur les sols naturels (microorg. et in situ
associés ?) mais pas de relation significative
- Effet site sur la durée de survie (CC> GO> SA)
- Première floraison au bout de 4,5 ans (mars 2019)
Taux de survie des transplants / population
(N placettes / population = 5 ; N individus / placette = 20)
1 Été 2015
0,9 Été 2016 Été 2017
0,8 Été 2018
Survie des plantules
0,7
0,6
0,5 CC : 53%
0,4
0,3
0,2 GO : 17%
0,1
0
SA : 13%
Avril 2015
Juin 2015
Avril 2016
Juin 2016
Avril 2017
Juin 2017
Avril 2018
Juin 2018
Aoüt 2015
oct-15
Dec 2015
Août 2016
oct-16
Dec 2016
Août 2017
oct-17
Dec 2017
Août 2018
oct-18
Dec 2018
Février 2016
Février 2017
Février 2018
Février 2019
7
Vers une translocation d’A. tragacantha à grande échelle
LIFE 16 NAT/FR/000593
Réflexions menées avec une démarche interdisciplinaire SVT / Recherche-gestion
Questions de 3600
Approche
gestion plantules scientifique
Questionner le mode de reproduction , les
1 - Peut on mélanger les
dépressions de consanguinité et d’allogamie
graines entre les populations?
Questionner la diversité génétique
2 – Comment prendre en
compte les symbiotes Requestionner les relations entre les symbiotes,
racinaires ? le maintien et la croissance des plantules
3 - Où sont les sites les plus favorables
Modéliser la niche écologique potentielle
pour les renforcements et les
introductions? Quid des sites pollués? 8
Etude de la stratégie de reproduction : flux de gène & pollinisateurs
LIFE 16 NAT/FR/000593
4 populations
5 traitements de pollinisation contrôlée : libre/autogamie spontanée/ autogamie manuelle
Approches
/allogamie manuelle intra pop / allogamie manuelle inter pop
in situ
Variables reproduction : taux de fructification, nb graine viable /fruit, poids des graines
Observation guilde pollinisatrice + capture (n=69 ind. Astragale)
Résultats (Schurr et al. 2019) :
- Pas d’autogamie spontanée (absence de fruit)
- Besoin de pollinisateur pour sa reproduction (corr. positive nb de
graine/ind et abondance des pollinisateurs)
- Indice de dépression d’allogamie >0 : pour toutes les pop
- Indice de consanguinité > 0,5 : pour la Pop des Goudes où
consanguinité facilité par l’activité prépondérante du Bourdon qui
favorise l’autogamie à Dépression de consanguinité
9
Etude de la stratégie de reproduction : flux de gène & pollinisateurs
LIFE 16 NAT/FR/000593
4 populations
5 traitements de pollinisation contrôlée : libre/autogamie spontanée/ autogamie manuelle
Approches
/allogamie manuelle intra pop / allogamie manuelle inter pop
in situ
Variables reproduction : taux de fructification, nb graine viable /fruit, poids des graines
Observation guilde pollinisatrice + capture (n=69 ind. Astragale)
Choix de gestion :
Renforcement : avec les graines issues de la pop (p/r dépression Allogamie)
sauf pour la pop des Goudes (p/r dépression Consanguinité)
Règlementer l’apiculture : préserver les interactions A. tragacantha et ses
pollinisateurs sauvages
10Etude de la structure de diversité génétique d’ A. tragacantha
LIFE 16 NAT/FR/000593
9 sites (8 continentaux et 1 insulaire)
224 échantillons de feuilles
37 marqueurs ISSR (extraction ADN, génotypage multilocus)
Résultats :
- 222 génotypes différents = pas de différenciation forte entre les populations,
bon brassage génétique
- Hypothèse d’une continuité passée entre les pop insulaires et continentales
Choix de gestion :
- Introduction : mélange de graines de tous les sites
- Renforcement : pour la pop des Goudes (dépression de consanguinité) :
mélange de graine des 2 pop voisines pour augmenter la diversité
génétique
11Etude du rôle des symbiotes racinaires bactériens
LIFE 16 NAT/FR/000593
9 traitements d’inoculation bactérienne
pdt la phase de production :
3 M. muleinse / 3 M. temperatum / 1 Rhizobium Approches
1 mélange bactérien
ex situ
1 contrôle
4 populations / 1080 graines
Proxy biométriques
(avril 2018 - 5 mois)
N nodules Biomasse
racinaire
Résultats : Blot & Marie-dit-Asse 2018
- Corrélation positive entre nb de très gros nodules et la
L racine biomasse aérienne
- Effet positif de l’inoculum M. temperatum sur le taux
de croissance et le nombre de très gros nodules/jour.
Biomasse - M. temperatum plus efficace que M. muleinse
aérienne - R. leguminosarum a un caractère « parasite »
12Etude du rôle des symbiotes racinaires bactériens
LIFE 16 NAT/FR/000593
9 traitements d’inoculation bactérienne
pdt la phase de production :
3 M. muleinse / 3 M. temperatum / 1 Rhizobium Approches
1 mélange bactérien
ex situ
1 contrôle
4 populations / 1080 graines
Proxy biométriques
(avril 2018 - 5 mois)
N nodules Biomasse
racinaire Choix de gestion :
- Inoculation bactérienne en conditions de culture en
L racine serre avec : 2 souches de M. temperatum +
1 souche de M. muleinse
- Inoculation fongique : non car trop complexe,
Biomasse hypothèse d’une colonisation spontanée dans les sols au
aérienne niveau local.
13Modélisation de la niche écologique
LIFE 16 NAT/FR/000593
Réalisation d’une modélisation d’habitats favorable* - Méthode Maxent
*Modélisation Habitat Suitability Modeling (HSM)
Exemples de sites favorables
(non-exhaustif)
Altitude
Résultats :
- Altitude : 5 à 20 m
Pente - Pente < 45°(100 %)
- Orientation princip. Ouest
Orientation
pente + Occupation du sol : Retrait des
zones correspondant aux
surfaces artificielles et aux zones
arbustives (batiments, routes,
matorral et zones forestières)
14Modélisation de la niche écologique
LIFE 16 NAT/FR/000593
Réalisation d’une modélisation d’habitats favorable* - Méthode Maxent
*Modélisation Habitat Suitability Modeling (HSM)
> 54 %
> 70 % Choix de gestion :
- Définition des sites de
Sites potentiels renforcement / introduction
de renforcement à partir du HSM
ou introduction - De l’occupation du sol
- Vérification de la faisabilité
technique in situ + expertise
écologique (vérif. terrain)
- Vérification des niveaux de
contamination en ETMM sur
les sites pré-sélectionnés
15Caractérisation de la contamination en ETMM des sols de surface
LIFE 16 NAT/FR/000593
Réalisation d’une carte de la contamination des sols de surface
-> Indice de Charge Polluante basé sur les concentrations en As, Cu, Pb, Sb & Zn
Superposition d’habitats favorables pour
le renforcement et de zones de forte
contamination
-> A. tragacantha : pseudo-métallophyte
-> action de phytostabilisation de sols
contaminés en ETMM*
* Eléments Traces Métalliques et Métalloïdes 16Services écosystémiques rendus par l’Astragale ?
LIFE 16 NAT/FR/000593
-> Stabilisation / Lutte contre l’érosion des sols : à évaluer
-> Amélioration de la qualité des sols :
Association légumineuse / rhizobium
-> Phytostabilisation des sols contaminés en ETMM :
Tolérance aux ETMM : pseudo-métallophyte, triple symbiose racinaire,
stabilisation des ETMM majoritairement dans les parties racinaires
17Le temps de l’évaluation des translocations
LIFE 16 NAT/FR/000593
Mise en évidence d’interdépendances écologiques
Et de processus au regard de la pollution en ETMM
Approche d’une
écologie globale
19Le temps de l’évaluation des translocations
LIFE 16 NAT/FR/000593
Cette démarche de co-construction interdisciplinaire et à
l’interface Recherche-gestion intègre aussi l’évaluation
Quelles sont les co-variables explicatives du taux de survie
et de l’état de santé des jeunes plants évalué par les
teneurs en phytométabolites?
- sol (granulométrie, chimie, ETMM)
- cortège végétal associé au site Suivi d’exclos de 3x3m
- origine des graines prélevées
- population 36 plantules/exclos
- plante mère
- date de prélèvement des graines Au moins sur 5 ans
- exposition
- distance à la mer 19Le temps de l’évaluation des translocations
LIFE 16 NAT/FR/000593
2010èmes journées-ateliers du Réseau
LIFE 16 NAT/FR/000593 d’Echanges et de Valorisation en
Ecologie de la Restauration
Merci pour votre attention !5 traitements de pollinisations contrôlées
Libre pollinisation [LP] Autogamie spontanée
[AS]
Autogamie manuelle
[AM]
Allogamie manuelle Allogamie manuelle
intra-population inter-population
[intraALM] [interALM]
Pop A Pop A Pop A Pop BA. Tragacantha, pas d’autogamie spontanée
> Taux de fructification (idem Nb et poids des graines)
*
Faible performance de l’autogamieRelations entre pollinisateurs et fruits
> Nombre de graines/fruit
Faible performance de
l’autogamie spontanée
A. tragacantha a besoin de
pollinisateurs pour sa reproductionQuelle stratégie de reproduction?
RPos > 0.5
= dépression
de
0.5
consanguinité
Indice de
dépression de
consanguinité
Populations
GO : - autogamie favorisée
- dépression de consanguinité
Autogamie non viable à long termeQuelle stratégie de reproduction ?
Indice de
dépression
d’allogamie
CC GO MA SA
Populations
CC 0 0.8 2.4 1.7
RPwb > 0 = dépression d’allogamie : GO - 0 2.5 0.9
-GO vs. CC, MA, SA = isolement fonctionnel MA - - 0 2.9
- MA vs. CC, GO, SA = isolement géographique SA - - - 0Vous pouvez aussi lire
