Section 30 Surface continentale et interfaces

VI. Ingénierie écologique

Dans le cadre de la section 30, l'ingénierie écologique se décline dans les recherches en appui à (i) la conservation de la biodiversité et des milieux naturels, (ii) la restauration des fonctions des écosytèmes, et (iii) l'utilisation fonctionnelle des organismes pour la bioremédiation et l'épuration biologique dans des environnements faiblement à fortement anthropisés.

A. Forces

Les forces dans ce champ sont dispersées dans les laboratoires d'écologie continentale ou marine abordant soit la réponse des communautés vivantes aux contraintes de l'habitat (en termes de richesse spécifique et de traits biologiques), soit l'action des organismes et leurs interactions, tant biotiques qu'avec le milieu, sur le fonctionnement et les propriétés des écosystèmes. Pour la plupart des chercheurs concernés, l'ingénierie écologique est un prolongement, en réponse à une demande sociétale, de leurs activités de recherche de nature plus fondamentale. Il existe actuellement une communauté large de chercheurs concernés par l'ingénierie écologique comme l'a démontré le succès des journées multi-instituts d'ingénierie écologique de décembre 2013.

L'épuration biologique est un pilier fondateur de l'ingénierie écologique, en se focalisant sur les fonctions liées aux cycles de l'azote et du carbone, à la dégradation de la matière organique, avec un intérêt prédominant pour les zones humides, ou à la décontamination de sols pollués. L'interaction sol-plante-microorganisme est au cœur de cet axe et regroupe l'essentiel des forces dans ce domaine. Le développement de la protéomique et de la métabolomique qui a fait suite à la génomique environnementale permet actuellement d'élucider des liens entre biodiversité et fonctions dans les contextes d'environnements naturels ou pollués.

Plusieurs autres équipes se focalisent sur l'impact de la structure de l'habitat (e.g., connectivité et fragmentation) sur la biodiversité et les conséquences des altérations de cette structure sur les fonctions assurées au sein des paysages. Ces recherches se développent de façon théorique et opérationnelle dans des simulations spatialisées à partir de modèles corrélatifs ou mécanistiques (exemple de la connectivité en milieu marin). Ces simulations intègrent également des scénarios, soit d'évolution climatique soit de mesures de gestion, en appui aux politiques de conservation. La validation de ces modèles repose de plus en plus sur des réseaux d'observation participatifs et sur des collaborations avec les gestionnaires de la conservation. Une réflexion dynamique, reposant sur la modélisation couplée à des expérimentations en mésocosmes, porte également sur les problématiques concernant la résistance des systèmes écologiques (structure, fonctions et interactions) aux altérations de l'environnement, en tentant d'établir le rôle de la diversité spécifique et fonctionnelle et de la complexité des réseaux trophiques. Ce corpus théorique (métapopulations, métacommunautés, métaécosystèmes, états stables alternatifs et définition de groupes fonctionnels) sert de base aux expérimentations en vraie grandeur de l'écologie de la restauration, avec quelques succès comme le rétablissement de la continuité des rivières ou l'utilisation de plantes contre l'érosion des sols.

Enfin, quelques équipes s'impliquent également dans le développement de bio-senseurs utilisant des microorganismes pour abaisser à la fois le seuil de détection et le coût de la détection de contaminations environnementales diffuses.

B. Faiblesses

Les démarches de construction des typologies de fonctionnement des écosystèmes, reposant notamment sur la complexité et la diversité de leurs fonctions, restent encore balbutiantes. De nombreuses approches s'appuient en effet sur des démarches expérimentales (souvent coûteuses) et des écosystèmes pilotes, et sont destinées à décrypter des mécanismes plus qu'à fournir des modèles exhaustifs. De tels modèles sont pourtant nécessaires pour (i) tester, valider ou invalider les modèles construits en écologie fonctionnelle, et (ii) aider les gestionnaires dans leur mission de gestion raisonnée et restauration efficace des écosystèmes.

Ni les expérimentations ni les simulations concernant le changement global n'intègrent la dynamique du changement et le potentiel d'adaptation des communautés. Dans ce contexte, les réflexions visant à intégrer les démarches et concepts de l'écologie fonctionnelle, pour appréhender le succès de mesures de gestion pour la conservation ou la restauration des services écosystémiques en amont de leur mise en œuvre, sont encore inexistantes.

C. Enjeux scientifiques et sociétaux, et besoins pour y répondre

Les expériences à grande échelle et multi-compartiments sont de plus en plus nécessaires et requièrent une meilleure articulation entre les opérations de génie écologique, de restauration écologique et les questionnements des chercheurs de nos domaines. De nombreuses opérations sont ainsi conduites sans le cadre scientifique rigoureux qui permettrait d'en valoriser pleinement les résultats, en particulier en termes d'élucidation du fonctionnement des écosystèmes face à des altérations de grande ampleur (e.g., rôle fonctionnel de la biodiversité rare, utilisation de la modélisation pour simuler les trajectoires potentielles et estimation des incertitudes de ces trajectoires). Outre la rigueur du suivi scientifique, il manque à la plupart de ces opérations une analyse interdisciplinaire de l'objet écologique. Une telle démarche devrait reposer sur la construction d'une réflexion conjointe entre scientifiques et gestionnaires, intégrant la mise en place d'un phasage et la construction d'équipes pluridisciplinaires autour de l'analyse de ces opérations.