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LA FRAGMENTATION DES MILIEUX NATURELS 1- Etat de l’art en matière d’évaluation

LA FRAGMENTATION DES MILIEUX NATURELS 1- Etat de l’art en matière d’évaluation de la fragmentation des milieux naturels Avril 2008 Fragmentation des milieux – rapport – DIREN PACA 2/73 BORDEREAU DE DONNEES DOCUMENTAIRES TITRE : LA FRAGMENTATION DES MILIEUX NATURELS TOME 1 - Etat de l’art en matière d’évaluation de la fragmentation des milieux naturels AUTEUR(s) : Frédérique GERBEAUD MAULIN (CETE Méditerranée - MEEDDAT) – Marlène LONG (vacataire) ORGANISME(s) COMMANDITAIRE(s) ET AUTRES FINANCEURS Ministère de l’Energie, de l’Ecologie, du Développement Durable et de l’Aménagement du Territoire – Direction Régionale de l’Environnement Provence Alpes Côte d’Azur DATE DE PUBLICATION : Avril 2008 PROPOSITIONS DE MOTS CLES (descripteurs matières) écologie du paysage - réseau écologique – fragmentation des milieux naturels – modélisation de la fragmentation des milieux et des paysages ANALYSE (objet, but de l’étude, méthodes, résultats, conclusions) Cet ouvrage est le premier tome d’une série consacrée à la fragmentation des espaces naturels. Il se propose de dresser un état de l’art en matière d’évaluation de la fragmentation. Basé sur une recherche bibliographique, il fait le point sur : - Quelques notions de base en écologie du paysage et le concept de fragmentation des milieux naturels et des paysages, - les outils disponibles aujourd’hui pour réaliser une évaluation de l’état de fragmentation d’un territoire, par analyse spatiale ou statistique. La fragmentation désigne tout phénomène artificiel de morcellement de l'espace qui, modifiant la taille, les formes et la distribution spatiale des éléments de base des paysages naturels, s'oppose à la satisfaction des besoins vitaux de la faune et la flore en termes de déplacements et de dispersion et participe ainsi à l’érosion biologique et écologique des milieux concernés. Appréhender dans l’espace un réseau écologique, c’est localiser les zones « cœur de vie » (les zones nodales) et identifier les liens qui permettent leur maintien et leur fonctionnement (les continuums et corridors écologiques). La modélisation du fonctionnement écologique peut être réalisée grâce à une analyse spatiale de la répartition / distribution des espèces et des habitats constituant un réseau fonctionnel. Elle peut l’être aussi par une analyse statistique s’appuyant également sur l’organisation du territoire et les liens entre les différents pôles. Le calcul d’indicateurs à partir des informations sur la mobilité entre les pôles du réseau (coût du déplacement, coefficients de résistance des espaces) permettent de schématiser le nombre d’unités, la densité des concours, la cohésion entre les différents éléments sur réseau… Le logiciel Fragstat a ainsi été testé sur un secteur de Marseille afin d’éprouver ce type de modélisation statistique. Les résultats de cette analyse à orienté la suite de la prestation vers une évaluation spatiale plutôt que statistique. Cet ouvrage propose également une analyse des bases de données pouvant être exploitées en Région PACA pour réaliser une modélisation des réseaux et le calcul d’indices du paysage. Des fiches de lecture des références bibliographiques sont proposées en annexe. Fragmentation des milieux – rapport – DIREN PACA 3/73 Les tomes 2 et 3 sont consacrés à l’élaboration et au test d’une méthode dynamique et prospective de la fragmentation liée aux projets et aux documents d’urbanisme sur deux territoires de la région PACA, avec atlas cartographique. Comité de lecture : François FOUCHIER, Martine GENDRE, Sylvie BASSUEL (DIREN PACA) Fragmentation des milieux – rapport – DIREN PACA 4/73 Sommaire 1 NOTIONS DE BASE EN ECOLOGIE DU PAYSAGE...........................................................................................9 1.1 Ecologie du paysage.....................................................................................................................................9 1.2 Fragmentation ...............................................................................................................................................9 1.3 Matrice paysagère.......................................................................................................................................10 1.4 Corridor .......................................................................................................................................................12 1.5 Continuum...................................................................................................................................................13 1.6 Réseau écologique......................................................................................................................................14 1.6.1 Le réseau écologique paneuropéen ....................................................................................................14 1.6.2 Le réseau écologique défini par le bureau d’études ECONAT ............................................................15 1.7 Connectivité écologique ..............................................................................................................................16 2 COMMENT CARACTERISER LA FRAGMENTATION DES MILIEUX ?............................................................17 2.1 Comment identifier les éléments des réseaux écologiques ?......................................................................18 2.1.1 Les zones nodales ..............................................................................................................................18 2.1.2 Les zones d’extension.........................................................................................................................18 2.1.3 Les zones de développement..............................................................................................................19 2.1.4 Les corridors........................................................................................................................................19 2.1.5 Les continuums ...................................................................................................................................19 2.2 Quels indicateurs pour évaluer la fragmentation sur les réseaux écologiques ?........................................23 2.2.1 Le coefficient de résistance.................................................................................................................23 2.2.2 Le coût de déplacement......................................................................................................................24 2.3 Les indices spatiaux et statistiques .............................................................................................................25 2.3.1 Présentation du logiciel FRAGSTAT ...................................................................................................25 2.3.2 Présentation des données utilisées pour le test des indices d’écologie du paysage...........................27 2.3.3 L’indice « nombre d’unités »................................................................................................................30 2.3.4 L’indice de « densité des contours » ...................................................................................................31 2.3.5 L’indice de diversité de Shannon.........................................................................................................32 2.3.6 L’indice de « zone noyau »..................................................................................................................33 2.3.7 L’indice de « cohésion »......................................................................................................................33 2.4 Les limites d’utilisation des indices d’écologie du paysage..........................................................................34 2.5 Disponibilité des données en région PACA.................................................................................................34 3 FICHES DE LECTURE DES REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.................................................................38 3.1 COST Transport - Action 341 : Fragmentation de l'habitat due aux infrastructures de transport - Etat de l'art - Rapport de la France ............................................................................................................................................39 Fragmentation des milieux – rapport – DIREN PACA 5/73 3.2 Modeling functional landscape connectivity.................................................................................................41 3.3 Landscape indices as measures of the effects of fragmentation : can pattern reflect process ?.................42 3.4 Quantifying Landscape Spatial Pattern : What is the state of the art ?........................................................44 3.5 Research of Ecological Relevancy : A Review of Landscape Fragmentation Metrics and Their Application for the Fundy Model Forest .....................................................................................................................................46 3.6 Indices of landscape pattern........................................................................................................................48 3.7 Infrastructures vertes et bleues – Guide méthodologique – Utilisation d’un Système d’Information Géographique pour l’expression des enjeux de l’Etat dans le cadre d’un SCoT – Application au territoire du Schéma de Cohérence Territoriale Sud-Loire .........................................................................................................49 3.8 Forest Loss, Habitat Fragmentation, and Wildness – Partie 3 : Analysis of Forest Habitat Fragmentation.51 3.9 A spatial model to estimate habitat fragmentation and its consequences of long-term survival of animal populations..............................................................................................................................................................52 3.10 From land cover to landscape diversity in the European Union...................................................................53 3.11 Méthode d’analyse des données écologiques et biogéographiques - Fragmentation des habitats et méta- populations..............................................................................................................................................................55 3.12 Méthode d’évaluation stratégique des réseaux de transports, tests pour la mise en évidence des enjeux environnementaux et utilisation d’indicateurs d’évaluation (rapport provisoire).......................................................57 3.13 Quantitative approaches to landscape spatial planning : clues from landscape ecology.............................59 3.14 Les corridors biologiques en Isère : Projet de Réseau Ecologique Départemental de l'Isère (REDI)..........61 3.15 Réseau écologique national (REN) – rapport final.......................................................................................64 3.16 Réseau maillé d'espaces naturels, agricoles et paysagers : Un système vert pour l'aire urbaine de Lyon..66 4 GLOSSAIRE.......................................................................................................................................................68 Sommaire des figures et cartes Figure 1 – éléments de base d’une structure paysagère.............................................................................................11 Figure 2 – mosaïque paysagère..................................................................................................................................11 Figure 3 – schéma du réseau écologique panaeuropéen............................................................................................14 Figure 4 – schéma du réseau écologique selon ECONAT ..........................................................................................15 carte 1 : présentation de la zone choisie pour le test du logiciel Fragstat – extraction de la BD Occupation du sol 1999 ...................................................................................................................................................................27 carte 2 : zone test « recodée » pour les besoins d’utilisation du logiciel Fragstat .......................................................29 carte 3 : visualisation de l’indice « nombre d’unités » avec le logiciel Fragstat ...........................................................30 carte 4 - visualisation de l’indice de « densité de contours » avec le logiciel Fragstat.................................................31 carte 5 - visualisation de l’indice de « diversité de Schannon » avec le logiciel Fragstat ............................................32 carte 6 - visualisation de l’indice de « zone noyau » avec le logiciel Fragstat .............................................................33 carte 7 - visualisation de l’indice de « cohésion » avec le logiciel Fragstat .................................................................33 Fragmentation des milieux – rapport – DIREN PACA 6/73 Préambule Depuis l’apparition de l’agriculture et la création des premières cités, l’homme exploite et transforme les systèmes vivants à son profit. Pendant des millénaires, ces transformations sont restées globalement modérées. Mais depuis l’avènement de l’ère industrielle et des énormes capacités d’intervention qu’a autorisées l’utilisation des énergies fossiles, les perturbations sont devenues plus destructrices. A une réduction importante des surfaces d’habitats naturels, s’ajoute un cloisonnement des différents fragments de plus en plus isolés les uns des autres et une dégradation de la qualité des habitats par multiplication des effets de lisière. C’est le phénomène de fragmentation. Les paysages agraires d’Europe de l’Ouest sont caractérisés par des mosaïques de cultures, bois, landes ou prairies, auxquelles se surimposent des réseaux linéaires, naturels ou artificiels (réseau hydrographique, haies et autres bords de champs, voies de transport) et des espaces urbanisés. Au cours des dernières décennies, des transformations profondes, plus ou moins intenses selon les secteurs géographiques, ont affecté à la fois la composition et la structure de ces paysages naturels en liaison avec l’expansion urbaine, la construction d’infrastructures et le phénomène de conurbation qu’elles favorisent, et l’intensification des pratiques agricoles. Outre les changements d’affectation des sols et la destruction pure et simple d’espaces naturels, la fragmentation des habitats naturels est aujourd’hui reconnue comme une menace majeure pour la biodiversité par la convention sur la diversité biologique de Rio. La communauté scientifique (Millennium Ecosystems Assessment) considère notamment que la fragmentation écologique est devenue une des premières causes de la perte de biodiversité, avant la pollution. Les objectifs de la démarche définie par la DIREN PACA sont les suivants : 1. faire le point sur l’état de l’art en matière de caractérisation et d’évaluation de la fragmentation des milieux naturels, basée sur une recherche bibliographique. Le CETE Méditerranée a été chargé de réaliser cette partie de la prestation, qui fait l’objet du présent tome 1. Après un rappel des effets de la fragmentation sur la qualité et la viabilité des espèces et de diverses notions d’écologie du paysage, deux méthodes d’évaluation uploads/Geographie/ fragmentation-synthese-bibliographique-cle7446fb.pdf