Des mosaïques de cultures plus complexes pour une plus grande biodiversité dans les paysages agricoles



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ARTICLE DANS PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences)

Des chercheurs de l’Inra - dont Audrey Alignier, Colette Bertrand et Jacques Baudry (BAGAP) - et du CNRS - dont Françoise Burel et Romain Georges (ECOBIO) - en collaboration avec des équipes allemandes, espagnoles, anglaises et canadiennes, ont examiné l’effet de la taille des parcelles et de la diversité des cultures sur la biodiversité des paysages agricoles. Publiés dans PNAS, leurs travaux montrent qu’augmenter la complexité de la mosaïque des cultures offre un levier d’action considérable (et largement sous-exploité) pour conserver et restaurer la biodiversité des paysages agricoles tout en maintenant les surfaces de production agricole.

L’intensification de l’agriculture et la destruction des milieux semi-naturels (bosquets, haies, bandes enherbées) est une des principales causes de la perte de biodiversité actuelle. Tandis que reconvertir des terres cultivées en milieux semi-naturels reste souvent difficile dans de nombreux territoires, augmenter la complexité de la mosaïque des cultures, en diminuant la taille des parcelles et/ou en augmentant la diversité des cultures, a récemment été suggéré comme une alternative pour favoriser la biodiversité des paysages agricoles tout en maintenant les surfaces de production agricole.

C’est l’hypothèse qui vient d’être testée à travers une vaste étude impliquant 30 laboratoires de 8 pays et englobant 8 régions d’Europe et du Canada. Cette étude est basée sur des observations recueillies dans 1305 parcelles cultivées, situées dans 435 paysages agricoles de 1 km² dont la taille moyenne des parcelles, la diversité des cultures et la proportion de milieux semi-naturels variaient de façon indépendante. Les chercheurs ont identifié plus de 167 000 individus de 2795 espèces appartenant à 7 groupes taxonomiques (oiseaux, papillons, abeilles, syrphes, araignées, carabes et plantes). Ils ont ensuite calculé un indice synthétique regroupant les informations sur ces 7 groupes taxonomiques afin d’estimer la biodiversité de chacun des 435 paysages étudiés.

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Référence
Increasing crop heterogeneity enhances multitrophic diversity across agricultural regions, Sirami C. & al. Proceedings of the National Academy of Sciences. 29 juillet 2019. https://doi.org/10.1073/pnas.1906419116



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Françoise Burel (ECOBIO) / @


Création de la plateforme Drone D2T



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LETG-Rennes, CNRS

Le laboratoire LETG a le plaisir de vous annoncer la création officielle de la plateforme drone D2T au sein du LETG-Rennes (sur le site de l'université de Rennes 2), avec pour tutelle principale le CNRS. Cette plateforme est destinée à l'acquisition de données de qualité (RGB / MNS, multispectrales et thermiques) par drone.

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>>> Pour en savoir plus sur la plateforme D2T >>>


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Thomas Houet (LETG-Rennes) / @


La post-fouille : la face cachée du travail de l’archéologue. De la plage... au labo



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Le CReAAH est en pleine exploitation du matériel archéologique prélevé sur le site de Beg-er-Vil (Quiberon, Morbihan) de 2012 à 2018

Le CReAAH est en pleine exploitation du matériel archéologique prélevé pendant six ans sur le site de Beg-er-Vil (Quiberon, Morbihan). En archéologie, on appelle ce travail la post-fouille. C’est un ensemble d’activités, en laboratoire, d’identification et d’inventaire du mobilier recueilli au moment de la fouille : souvent ingrat, laborieux, méticuleux, très chronophage, mais indispensable à l’avancée des connaissances du site, en l’occurrence un amas coquillier du Mésolithique. Ce « travail de fourmis » est réalisé par des bénévoles, souvent des étudiants en archéologie, sous la direction de Catherine Dupont (CReAAH).


Pour les stagiaires, la post-fouille offre une formation sur le tas (de sable... bien sûr !), une initiation aux phases de traitement du mobilier archéologique, à savoir : étude lithique, tri des refus de tamis, reconnaissance des classes animales présentes (mammifères, poissons, oiseaux, crustacés, coquillages, batraciens etc.), initiation à l’archéozoologie des invertébrés marins (identification, quantification, taphonomie, biométrie).

Rappelons que le site de Beg-er-Vil est un site de référence pour la fin du Mésolithique dans l’ouest de la France : sa fouille est d’autant plus impérieuse que celui-ci est en péril du fait de l’érosion marine et anthropique. Il est fouillé depuis 2012 sous la direction de Grégor Marchand (CReAAH). Catherine Dupont (CReAAH) y est, quant à elle, responsable des analyses paléoenvironnementales. L’épais niveau archéologique a livré une quantité très importante de vestiges : des ossements de mammifères, des restes de crabes, de poissons, d’oiseaux, de coquilles marines, de silex taillés, de parures etc... L’intégralité de l’épaisseur du dépotoir coquillier a été fouillée. L’équipe du CReAAH s’est donnée le challenge de tout trier pour faire de Beg-er-Vil un site de référence pour notre connaissance des derniers chasseurs-cueilleurs–pêcheurs de la façade atlantique de l’Europe. Ce travail exhaustif permettra de travailler sur l’homogénéité de la distribution spatiale des vestiges archéologiques. Il est également indispensable pour limiter les volumes à stocker pour que l’intégralité des découvertes puissent être gérer dans le dépôt archéologique. Ainsi, les générations futures pourront réexaminer ces vestiges vieux de plus de 8000 ans pendant bien des années.

Le site de Beg-er-Vil comprend également un niveau de pierres brûlées associées à des coquilles d’huîtres, des fosses, des foyers, et des vestiges de ce qui pourraient bien être des huttes. .En parallèle du tri, les études du mobilier archéologique se poursuivent. Le mobilier lithique de plusieurs années de fouille a d’ores et déjà été traité, ainsi que l’intégralité du macro-outillage. Coté invertébrés marins, les huîtres et les restes de crabes d’une campagne de fouille ont aussi livré leurs secrets. Mais il reste encore beaucoup à faire.

Espérons que le projet NEOMAR dirigé par Morgane Ollivier (ECOBIO) intitulé « La néolithisation en Atlantique Nord Est: étude de la modification du rapport à la nature des populations maritimes par l’analyse de la dynamique de la biodiversité locale » permette d’extraire l’ADN piégé dans ce dépotoir. Nous verrons alors ce qui est passé entre les mailles des tamis...

Bref, y’a du taf…! Voici quelques chiffres pour le stage proposé en juillet 2019, car si tout le mobilier des années 2012, 2013, 2016, 2017 et 2018 a d’ores et déjà été traité, il nous reste encore :
- 782 sacs de de refus de tamis de 2 millimètres
- 352 sacs de de refus de tamis de 4 millimètres à trier !
Ces chiffres ne découragent pas les fouilleurs puisque 1948 sacs de 2mm et 2023 sacs de 4mm ont d’ores et déjà été triés.


Le stage de juillet 2019 dure 2 semaines. Il compte plus d’une dizaine de participants. Ce sont des bénévoles retraités, actifs, étudiants et lycéens, tous passionnés d’archéologie.

A noter que cette année une exposition intitulée "Il y a 8000 ans, les premiers Quiberonnais. Bilan de 7 ans de fouilles sur le site mésolithique de Beg er Vil" vient de voir le jour. Elle fait le bilan de l'état d’avancement des analyses réalisées autour de Beg-er-Vil. Cette exposition est proposée par l'association Culture et Patrimoine de la Presqu'île de Quiberon et le CReAAH.



Quiberon 2019


Pour en savoir plus :
>>> Article de Ouest-France le 18 juin 2019
>>> Le site du musée de Quiberon




Quiberon 2019b
Photo © C. Dupont
Les membres de l'association Culture et Patrimoine de la Presqu'île de Quiberon ont participé au montage de l’exposition avec les membres du CReAAH




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Catherine Dupont (CReAAH) / @
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Le trésor des abysses


 AHLeGall    21/06/2019 : 12:45

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OUVRAGE DE VULGARISATION SCIENTIFIQUE

"J'ai écrit ce livre dans le cadre du travail universitaire d'une copine, apprentie éditrice (Sophie Tessier, vraie auteure qui plus est ; son dernier livre "Varech" est extra !). Le Trésor des abysses est une vulgarisation courte et sans image. Imagez vous-même..." (Philippe Boulvais)



Le fond des océans regorge de matières premières minérales, avérées (les métaux de base comme le cuivre, le zinc, le manganèse) ou fantasmées (les Éléments de Terres Rares). Saura-t-on, devra-t-on les exploiter un jour ? La réponse tient autant de la faisabilité technologique que de la future volonté politique...

L'auteur apporte à cette question son propre éclairage en proposant non seulement d'inventorier la nature et la quantité de ces richesses mais encore d'expliquer les processus naturels qui en sont à l'origine, comme les échanges entre l'eau de mer et les roches du plancher océanique par ce qu'on appelle les circulations hydrothermales.

Philippe Boulvais a obtenu sa thèse de Doctorat en Sciences de la Terre en 1997 à l'Université de Rennes 1. Maître de conférences depuis 1999 dans cette même université, ses activités de recherche portent sur la caractérisation des interactions entre les fluides géologiques et les enveloppes rocheuses. Ses zones d'études l'entraînent aux quatre coins du monde, des Alpes à la Nouvelle-Calédonie, de la Bretagne au Burundi ...



2018



>>> L'ouvrage est en téléchargement libre >>>





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Philippe Boulvais (Géosciences Rennes) / @


Les plus anciens outils en pierre taillée témoignent de leur invention répétée



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ARTICLE DANS PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences)

Un nouveau site archéologique découvert par une équipe internationale de scientifiques en Ethiopie, dont Guillaume Dupont-Nivet (Géosciences Rennes), montre que la production d'outils en pierre remonte à plus de 2,58 millions d'années. Auparavant, les preuves les plus anciennes de production et d’utilisation systématiques d’outils de pierre remontaient à 2,58 à 2,55 millions d’années. L'analyse des sites de l'âge de pierre précoce, publiée dans PNAS en juin 2019, suggère que les outils en pierre ont peut-être été inventés à plusieurs reprises et de manières différentes avant de devenir un élément essentiel de la lignée humaine.


Le site de fouille, connu sous le nom de Bokol Dora 1 ou BD 1, est proche de la découverte en 2013 du plus ancien fossile attribué à notre genre Homo, découvert à Ledi-Geraru dans la région Afar du nord-est de l’Éthiopie. Le fossile, un os de mâchoire, date d'environ 2,78 millions d'années, soit environ 200 000 ans avant les plus vieux outils en pierre émiettés. L’équipe Ledi-Geraru s’efforce depuis cinq ans de déterminer s’il existe un lien entre les origines de notre genre et les origines de la fabrication systématique d’outils de pierre.

Un progrès important dans cette recherche a été découvert lorsque les géologue Christopher Campisano de l’Université d'Etat d'Arizona State (USA) et Guillaume Dupont-Nivet de l'Université de Rennes 1 ont vu des outils en pierre à arêtes vives sortir des sédiments sur une pente escarpée et érodée.

« Au début, nous avons trouvé plusieurs artefacts à la surface, mais nous ne savions pas de quels sédiments ils provenaient», expliquent-ils. «Mais en jetant un coup d'œil au dessus du bord d'une petite falaise, nous avons a vu des outils qui sortaient de l'affleurement. »

Il a fallu alors plusieurs années de fouille, deblayant plusieurs mètres de sédiments avant de mettre à jour une couche archéologique d’ossements d’animaux et de centaines de petits morceaux de pierre taillée représentant le plus ancien témoignage laissé par nos ancêtres directs indiquant qu'ils fabriquaient et utilisaient des couteaux en pierre. C'est très émouvant de tenir aujourd'hui ces objets dans la main. Le site enregistre une mine d'informations pour comprendre quand et comment les humains ont commencé à utiliser des outils en pierre. En effet, la bonne préservation des artefacts vient du fait qu’ils ont été enterrés à proximité d’une source d’eau.

« En regardant les sédiments au microscope, nous avons pu constater que le site n’était exposé que très peu de temps. Les premiers humains ont abandonné ces outils au bord d’une source d’eau, puis les ont enterrés rapidement. Le site est resté ainsi pendant des millions d'années », a déclaré la géoarchéologue Vera Aldeias du Centre interdisciplinaire pour l'archéologie et l'évolution comportementale de l'Université de l'Algarve (Portugal).

Kaye Reed, qui étudie l'écologie du site, dirige le projet de recherche Ledi-Geraru et est associée à l'institut de recherche sur les origines de l'homme de l'Université de l'Arizona State, note que les animaux découverts avec ces outils étaient similaires à ceux trouvés quelques années auparavant, quelques kilomètres plus loin avec les plus anciens fossiles Homo. « Les premiers humains qui ont fabriqué ces outils vivaient dans un habitat totalement différent de celui de Lucy », a déclaré Reed. "Lucy" est le surnom d'une ancienne espèce d'hominin connue sous le nom d'Australopithecus Afarensis, qui a été découverte sur le site de Hadar, en Éthiopie, à environ 45 km au sud-ouest du nouveau site BD 1. « L’habitat, qui comportait des arbres occasionnels et des forêts riveraines, a été transformé en une zone de prairies ouverte comportant peu d’arbres. Même les girafes fossiles mangeaient de l'herbe ! »,

En plus de la datation radiochronologique des couches volcaniques à plusieurs mètres sous le site, les géologues du projet ont analysé la signature magnétique des sédiments au laboratoire de paléomagnétisme de l'Université de Rennes 1 (Géosciences Rennes). Au cours de l’histoire de la Terre, la polarité magnétique s’est inversée à des âges connus. Or, les autres sites archéologiques proches de BD 1 qui ont aussi produit des outils très anciens ont été trouvés dans une période de polarité "inverse". Le site BD 1 s'est déposé quant à lui pendant une période de polarité "normale". Comme le renversement de «normal» à «inverse» s'est produit il y a environ 2,58 millions d'années, les géologues ont pu déterminer que BD 1 était plus vieux que tous les sites connus jusqu'à présent.

La récente découverte au Kenya d'outils percussifs plus anciens, datant d'il y a 3,3 millions d'années et qualifiée de "Lomekwian", associés à des fossiles d'ossements coupés en Éthiopie, témoigne de l'ancienneté de la fabrication et de l'utilisation d'outils par nos nos ancêtres. Cependant, les découvertes récentes d'outils fabriqués par les chimpanzés et les singes ont remis en question les idées de "singe technologique" d'origine humaine.

Les archéologues travaillant sur le site BD 1 se sont donc demandés comment leur nouvelle découverte d'outils de pierre s'inscrivait dans ce tableau de plus en plus complexe. Ils ont découvert que ces nouveaux outils constituaient non seulement les artefacts les plus anciens, mais encore attribués au "Oldowan", une technologie qui tire son nom des découvertes de la gorge d'Olduvai en Tanzanie, mais se distinguait néanmoins des outils fabriqués par les chimpanzés, les singes ou même par des ancêtres humains plus anciens.

« Nous nous attendions à voir une indication d'une évolution du Lomekwian à ces premiers outils d'Oldowan. Pourtant, lorsque nous avons examiné de près les modèles, il y avait très peu de liens avec ce que l'on sait de sites archéologiques plus anciens ou avec les outils fabriqués par les primates modernes », affirme Will Archer de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutionniste de Leipzig et de l'Université de Cape Town (Afrique du Sud).

Les principales différences semblent être la possibilité pour nos ancêtres de produire systématiquement les outils à arêtes vives plus petits, extraits de plus grands nodules de pierre. Les chimpanzés et les singes utilisent généralement des outils pour les activités de percussion, afin de marteler et de casser des aliments tels que les noix et les fruits de mer, ce qui semble avoir été le cas des outils Lomekwian vieux de 3,3 millions d'années.

Quelque chose a donc changé il y a 2,6 millions d'années et nos ancêtres sont devenus plus précis et plus habiles à frapper le bord des pierres pour fabriquer des outils. Les artefacts BD 1 enregistrent ce changement.

Il semble que cette évolution dans la fabrication des outils s’est produite à peu près au même moment où les dents de notre ancêtre ont commencé à changer. La mâchoire Homo de Ledi-Geraru en est le témoignage. Lorsque nos ancêtres ont commencé à transformer les aliments en utilisant des outils en pierre, nous constatons une réduction de la taille de leurs dents. Notre technologie et notre biologie étaient intimement liées, même il y a 2,6 millions d'années.

En outre, l'absence de liens clairs avec la technologie antérieure des outils en pierre suggère que l'utilisation des outils a été "ré-inventée" à plusieurs reprises dans le passé.

David Braun, un archéologue de la George Washington University et auteur principal de l'étude, précise : « Étant donné que les espèces de primates du monde entier utilisent régulièrement des marteaux de pierre pour chercher de nouvelles ressources, il semble très possible que de nombreux ancêtres humains aient découvert de nouvelles façons d'utiliser des artefacts en pierre pour extraire des ressources de leur environnement. Si notre hypothèse est correcte, alors nous nous attendons à trouver une continuité dans l'évolution de la forme des artefacts après 2,6 millions d'années, mais pas avant cette période. Nous devons donc trouver plus de sites. » La poursuite de fouilles sur le terrain dans la zone du projet Ledi-Geraru permet d'ores et déjà de mieux comprendre les modes de comportement de nos ancêtres les plus anciens. D'ailleurs, de nouveaux sites ont déjà été trouvés et l'équipe de Ledi-Geraru va commencer les fouilles dès cette année.


Cette recherche a été financée par la National Science Foundation et la John Templeton Foundation.


Référence
David R. Braun, Vera Aldeias, Will Archer, J Ramon Arrowsmith, Niguss Baraki, Christopher J. Campisano, Alan L. Deino, Erin N. DiMaggio, Guillaume Dupont-Nivet, Blade Engda, David A. Feary, Dominique I. Garello, Zenash Kerfelew, Shannon P. McPherron, David B. Patterson, Jonathan S. Reeves, Jessica C. Thompson, and Kaye E. Reed. PNAS June 11, 2019 116 (24) 11712-11717; first published June 3, 2019 https://doi.org/10.1073/pnas.1820177116





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Un grand artefact de couleur vert trouvé in situ sur le site de Bokol Dora. A droite : Photo du même artefact sous divers angles et modèle 3D du même artefact (crédit photo : © David R. Braun)



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Blade Engda de (Université de Poitiers) soulève un artefact d'un sédiment vieux de 2,6 millions d'années, mettant en évidence une empreinte dans la couche inférieure (crédit photo : © David R. Braun)



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Une image de la fouille de Bokol Dora lors de la fouille de 2015. Des pierres ont été placées sur la surface de contact pendant l'excavation pour préserver les couches stratigraphiques fragiles (crédit photo : © David Feary)



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Des archéologues de l'Institut Max Planck (Allemagne) et de l'Autorité Ethiopienne pour la Recherche et la Conservation du Patrimoine Culturel, ainsi que des géologues de l'Université d'Algarve (Portugal) étudient les sédiments du site de Bokol Dora. Des pierres ont été placées sur la surface de contact pendant l'excavation pour préserver les contacts stratigraphiques fragiles.(crédit photo : © Erin Dimaggio)



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Gorilles des plaines de l’Ouest : le choix de partenaires socio-sexuels


 AHLeGall    12/06/2019 : 08:34

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ARTICLE DANS LA REVUE ECOLOGY

Les facteurs démographiques et sanitaires qui conditionnent les décisions de dispersion des femelles.


Dans un article intitulé "Disease avoidance, and breeding group age and size condition the dispersal patterns of western lowland gorilla females" publié dans la revue Ecology en juin 2019, Alice Baudouin, Pascaline Le Gouar, Jean-Sébastien Pierre et Nelly Ménard (ECOBIO) explorent les mécanismes de dispersion sociale chez des femelles de gorilles de plaine à travers une étude de plus de 10 ans dans deux populations vivant en forêt en République du Congo.


La dispersion sociale est un paramètre clé de la dynamique des populations de mammifères sociaux. Chez des espèces polygynes comme les gorilles, les décisions des femelles lors de leur dispersion dépendent des caractéristiques de la femelle, du mâle dominant et des groupes sociaux de départ et d’arrivée. Les facteurs déterminants les plus souvent mis en évidence dans les décisions de dispersion sont l’évitement de la consanguinité, la réduction des risques de prédation, la réduction de la compétition alimentaire ou intra-sexuelle. La prise en compte par les individus des risques de transmission de maladies reste, par contre, souvent difficile à explorer, en particulier dans des populations sauvages. Seules quelques rares études chez l’homme ou dans des populations animales mettent en évidence le rôle d’un évitement de pathogènes dans le choix de partenaires socio-sexuels, sur la base de signaux externes de présence de maladie, qu’ils soient comportementaux, chimiques ou visuels.

Cette étude apporte un éclairage sur les mécanismes de décision des femelles gorilles lors de leur dispersion entre groupes sociaux dans leur population. Les chercheurs ont étudié, pendant plus de 10 ans, la composition et la dynamique de 109 unités sociales de gorilles et ont caractérisé 593 gorilles individuellement identifiés dont 212 femelles adultes. Les populations étudiées sont affectées par le pian, une maladie à Treponema visible par des lésions cutanées, en particulier au visage, qui peuvent conduire à des déformations osseuses et des handicaps sévères chez les individus les plus atteints. La prévalence dans les populations étudiées est de 22% et 13% des individus sont considérés comme sévèrement atteints. Les chercheurs ont cherché à comprendre si la présence de cette maladie chez la femelle dispersante, chez les mâles adultes et chez les congénères des groupes pouvait influencer les décisions de dispersion des femelles adultes, tout en prenant en compte les autres facteurs potentiellement importants (statut reproducteur de la femelle, taille du groupe, composition en immatures du groupe, qualité du mâle reproducteur).

Les résultats confirment que la présence d’un enfant non encore sevré est un frein majeur à la dispersion chez les mères. D’autre part, les groupes de gorilles sont caractérisés par un processus de vieillissement qui va de la formation initiale, avec l’association d’un mâle et une femelle, jusqu’à la sénescence, lorsque le mâle perd progressivement ses femelles et sa progéniture qui dispersent. La tenure de groupe par un mâle est en moyenne d’une dizaine d’année. Le vieillissement du groupe s’accompagne donc également du vieillissement du mâle leader et est un indicateur de sa qualité en termes de reproduction et de protection du groupe. Les femelles choisissent préférentiellement d’immigrer dans des groupes jeunes conduits par des mâles pleinement matures au maximum de leurs capacités physiques. Au contraire, elles évitent les groupes sénescents qui sont conduits par des mâles plus âgés.

Le résultat le plus marquant de cette étude est que les femelles quittent les mâles et les groupes atteints par la maladie de pian et évitent d’immigrer dans des groupes qui contiennent un grand nombre d’individus affectés. L’état sanitaire des congénères autres que le partenaire reproducteur est donc un élément déterminant des choix de dispersion des femelles. Ces choix peuvent contribuer à limiter les risques d’infection par des congénères. On peut donc supposer que les mécanismes impliqués dans la détection de la maladie peuvent relever, comme cela a été montré chez l’homme, de signes visuels comme l’intensité des lésions cutanées, souvent localisées sur la face. En effet, chez le gorille comme chez l’homme, la face est souvent scrutée lors des communications interindividuelles. Par ailleurs, compte tenu de la longévité de l’espèce, les gorilles sont susceptibles d’apprendre le lien entre les signes de maladie d’individus familiers du groupe et l’évolution vers des conséquences délétères.

Globalement, cette étude montre que l’évitement de la maladie et le choix d’un mâle de bonne qualité sont des éléments majeurs dans les décisions de dispersion des femelles chez les gorilles de plaine. Elle souligne aussi le rôle crucial de la qualité de l’environnement social. Les incidences de ces stratégies dans les patrons de diffusion des maladies au sein des populations et la nécessité de les prendre en compte dans les modèles d’épidémiologie pour comprendre l’évolution des dynamiques hôtes-pathogènes sont discutés.


Référence
Alice Baudouin, Sylvain Gatti, Florence Levréro, Céline Genton, Romane H. Cristescu, Vincent Billy, Peggy Motsch, Jean‐Sébastien Pierre, Pascaline Le Gouar, Nelly Ménard. Disease avoidance, and breeding group age and size condition the dispersal patterns of western lowland gorilla females (2019). Ecology, First published: 12 June 2019, doi.org/10.1002/ecy.2786

https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecy.2786



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Un nouveau modèle met en lumière la stabilité spatiale de la qualité de l’eau quelque soit son origine géographique



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ARTICLE DANS ENVIRONMENTAL RESEARCH LETTERS

Une nouvelle méthode d’identification des sources de pollution dans les bassins versants à partir de suivis à haute résolution spatiale. Objectif : identifier les sources de pollution pour localiser au mieux les actions de remédiation et conservation.

Rémi Dupas (INRA SAS) et ses collègues Camille Minaudo et Ben Abbott publient en mai 2019 dans la Revue Environmental Research Letters un article qui propose une nouvelle méthode qui démontre la stabilité spatiale de la qualité de l’eau quelque soit son origine géographique. L'étude a porté sur 4500 stations de mesure en France métropolitaine. En s'appuyant sur ce modèle, et en privilégiant la haute résolution spatiale plutôt que temporelle, les auteurs espèrent pouvoir atteindre un des objectifs majeurs des suivis de la qualité de l’eau : identifier les sources de pollution pour localiser au mieux les actions de remédiation et conservation des écosystèmes.

La pollution des eaux de surface est un problème qui affecte la santé des écosystèmes, de l’homme et bouleverse les usages. Lutter contre ces pollutions implique de développer des méthodes pour localiser les sources de polluants dans les paysages. Pourtant, il est extrêmement difficile de quantifier précisément les flux d’éléments à partir de mesures discrètes, du fait de la très forte variabilité temporelle des concentrations et des débits. Puisque les mesures mensuelles ou hebdomadaires ne permettent pas d’estimer précisément les flux de polluants, comment peut-on alors espérer hiérarchiser et prioriser correctement des bassins versants entre eux, et ainsi améliorer l’efficience des actions de remédiation/conservation mises en œuvre ?

Dans cette étude, Rémi et ses deux collègues ont analysé les données d’environ 4500 stations de mesure de la qualité de l’eau en France (Fig. 1), pour tester l’hypothèse suivante : si un suivi de la qualité de l’eau à basse fréquence ne permet pas d’estimer les flux de manière fiable, permet-il au moins de hiérarchiser correctement les bassin versants entre eux ? Pour cela, ils ont calculé la corrélation sur les rangs entre la qualité de l’eau observée en une date donnée et la qualité de l’eau estimée à partir de 30 à 72 dates de mesure. Ce coefficient de corrélation, appelé coefficient de stabilité, permet de quantifier à quel point une seule date d’échantillonnage permettait de classifier les bassins versants en fonction de leur propension à émettre des polluants. Les résultats montrent que ce coefficient de stabilité est toujours proche de un, pour dix paramètres de qualité de l’eau et trois métriques d’évaluations couramment employées par les gestionnaires de bassins versants : la médiane, le percentile 90 et la concentration moyenne pondérée par le débit. Cette observation, qu'ils ont pu tester sur les nutriments mais pas encore sur les micropolluants, est valable pour toutes les écorégions de France métropolitaine.

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Figure 1. Localisation des 4 523 stations de mesure de la qualité de l'eau en France dans les quatre écorégions. Les triangles indiquent où les mesures du débit des rivières (Q) étaient disponibles.


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Figure 2: La stabilité spatiale signifie que les motifs spatiaux de zones à fortes/faibles émissions de polluants se maintiennent dans le temps, malgré la forte variabilité temporelle des concentrations en rivière. Cette forte stabilité spatiale s’explique à la fois par la haute synchronie des variations temporelles, ainsi que par le fait que les variations spatiales sur supérieures aux variations temporelles.


Deux raisons principales permettent d’expliquer cette forte stabilité spatiale de la qualité de l’eau (Fig. 2). D’une part, les concentrations varient souvent selon des cycles saisonniers synchrones, si bien que les courbes représentant leurs séries temporelles se croisent peu. D’autre part, si les concentrations varient beaucoup dans le temps en un point donné, elles varient encore plus dans l’espace entre points de mesure. Ces deux effets expliquent qu’une seule date d’échantillonnage soit souvent suffisante pour identifier les zones fortement émettrices pour une espèce chimique donnée.

En privilégiant la haute résolution spatiale plutôt que temporelle, il est alors possible d’atteindre un des objectifs majeurs des suivis de la qualité de l’eau : identifier les sources de pollution pour localiser au mieux les actions de remédiation et conservation.






Référence
Rémi Dupas, Camille Minaudo, Benjamin Abbott. Stability of spatial patterns in water chemistry across temperate ecoregions. Environmental Research Letters (2019). - doi.org/10.1088/1748-9326/ab24f4



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L'humanité, chaînon manquant du cycle de l'eau, vraiment ?



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ARTICLE DANS NATURE GEOSCIENCE

Ben Abbott (Brigham Young University USA, ex OSUR), Jean Marçais (IPG Paris, OSUR/Géosciences Rennes), Tamara Kolbe (Swedish University of Agricultural Sciences, ex Géosciences Rennes), Ovidiu Ursache (SAS, AGROCAMPUS OUEST, INRA) et Gilles Pinay (IRSTEA, ex OSUR/ECOBIO) publient le 10 juin 2019 dans NATURE Geoscience un article intitulé "Human domination of the global water cycle absent from depictions and perceptions". Les auteurs constatent que nos représentations du cycle de l’eau donnent une fausse impression de sécurité concernant nos approvisionnements en eau. Cet article s'attache à analyser nos représentations culturelles du cycle de l'eau, nos perceptions biaisées de celui-ci et, in fine, suggère les nécessaires ajustements de nos comportements. A noter que la prestigieuse revue a choisi cet article en Une de sa page d'accueil !



Les schémas représentant le cycle de l’eau, utilisés pour la recherche ou l’éducation dans les différents pays du monde, ont absolument besoin d’évoluer, selon une récente analyse effectuée par une équipe internationale d’hydrologues. L’étude, publiée dans la revue Nature Geoscience, a analysé plus de 450 représentations du cycle de l’eau dans 12 pays différents. Les auteurs ont trouvé que 85% de ces schémas ne représentaient aucun des impacts anthropiques sur le cycle de l’eau, et que seulement 2% montraient l’impact du changement climatique ou de la pollution des eaux, deux des principales causes de la crise mondiale actuelle concernant nos ressources en eau.

Ne pas représenter les interactions par lesquelles les humains impactent le cycle de l’eau, c’est omettre la totale dépendance des humains vis-à-vis de la ressource en eau. Cela contribue à donner un faux sentiment de sécurité concernant nos approvisionnements en eau, qui est la ressource emblématique, critique à notre vie sur Terre. « Le monde est en train de traverser une crise mondiale de l’eau, mais on ne le soupçonnerait pas en jetant un œil aux représentations actuelles du cycle de l’eau » remarque le premier auteur Ben Abbott, maître de conférences à l’université de Brigham Young University aux Etats-Unis (et ex postdoc Marie Curie, CNRS, université de Rennes 1, de 2014 à 2016 à l'OSUR). Et il ajoute : « On ne peut rien comprendre aux enjeux concernant l’eau au XXIe siècle sans inclure les humains dans nos représentations ».

Cette importante équipe internationale regroupant notamment des chercheurs des Etats-Unis, de France et du Royaume-Uni a compilé les dernières estimations concernant les réservoirs et les flux affectant le cycle de l’eau, provenant de plus de 80 articles sur le cycle de l’eau. Ces études montrent toutes comment l’impact des humains sur la ressource en eau est devenu omniprésente. Ces études ont montré que les humains prélèvent maintenant plus de la moitié de l’eau qui s’écoulent dans les rivières du monde entier, soit 24 000 km3 par an. Cette eau sert essentiellement à l’élevage d’animaux pour la consommation de viande, notamment via la mise en culture de céréales et de fourrages pour l’alimentation animale.

« Nos représentations du cycle de l’eau sont une icône des sciences de l’eau, par lequel chaque écolier se familiarise aux notions des grands cycles terrestres », rapporte David Hannah, l’un des coauteurs de l’étude, professeur à l’université de Birmingham en Angleterre, occupant actuellement la chaire en sciences de l’eau de l’UNESCO. « En excluant les impacts anthropiques tels que le changement climatique, l’artificialisation ou la conversion des terres à des fins agricoles de nos représentations du cycle de l’eau, nous créons de larges lacunes dans la conception que chacun se fait du cycle de l’eau et de l’état de nos ressources. »

A l’échelle mondiale, 1.8 million de personnes meurent chaque année du fait d’un accès à une eau de mauvaise qualité, et la plupart des écosystèmes terrestres doivent faire face à un stress hydrique du fait de l’appropriation humaine des ressources en eau. Les chercheurs de cette étude défendent qu’il est urgent d’interroger ces mauvaises représentations du cycle de l’eau pour promouvoir une vision renouvelée, plus précise et adaptée à notre compréhension actuelle du cycle de l’eau à l’ère de l’anthropocène. Ceci est crucial si l’on veut que notre société globalisée soit capable de résoudre la crise mondiale de l’eau. « D’autres disciplines s’intéressant aux grands cycles biogéochimiques ont fait un gros travail de ce côté-là » relève ainsi Ben Abbott. « Il est aujourd’hui difficile de trouver une représentation du cycle du carbone ou de l’azote qui ne mentionne pas les effets anthropiques majeurs que sont le recours aux énergies fossiles ou aux fertilisants de synthèse. »

Ces chercheurs ont donc dessiné un nouveau type de représentation du cycle de l’eau, capable de promouvoir une meilleure compréhension du cycle de l’eau au XXIe siècle. Ces représentations décrivent des processus plus complexes comme le lien entre l’usage des sols et les précipitations, les changements dus à la fonte des glaciers, à la pollution des eaux ou à la montée des océans. « Nos représentations actuelles restent prisonnières d’une vision exclusivement ʺnaturelleʺ du cycle de l’eau, héritée du XVIIe siècle, particulièrement inadaptée pour penser la résolution des crises majeures qui pèsent sur nos ressources à l’ère de l’anthropocène », dit Jean Marçais (IPG Paris, doctorant à Géosciences Rennes, université de Rennes 1, de 2015 à 2018). « Cette nouvelle représentation est un état des lieux1 décrivant et représentant la crise de l’eau actuelle. A elle seule, elle ne permettra pas de résoudre cette crise, mais cette description est une première étape, essentielle pour la prise de conscience généralisée de cette crise de l’eau. C’est cette prise de conscience qui pourra ensuite voir l’émergence de solutions pour faire face à notre surconsommation d’eau. Face à cette crise mondiale de l’eau, les solutions devront nécessairement passer par une remise en question conjointe des tenants et aboutissants de notre alimentation. ».


[1] Au sens donné par Bruno Latour dans Où atterrir ?, Editions La découverte.



Juin2019
Bien que chaque aspect du cycle hydrologique mondial soit influencé par une combinaison du changement climatique, de l'utilisation des sols et à celle de l'eau, une cause prédominante est donnée par la couleur de la boîte
Vert : utilisation des sols
Orange : changement climatique
Bleu : utilisation de l'eau



Référence
Benjamin W. Abbott, Kevin Bishop, Jay P. Zarnetske, Camille Minaudo, F. S. Chapin III, Stefan Krause, David M. Hannah, Lafe Conner, David Ellison, Sarah E. Godsey, Stephen Plont, Jean Marçais, Tamara Kolbe, Amanda Huebner, Rebecca J. Frei, Tyler Hampton, Sen Gu, Madeline Buhman, Sayedeh Sara Sayedi, Ovidiu Ursache, Melissa Chapin, Kathryn D. Henderson & Gilles Pinay (2019). Human domination of the global water cycle absent from depictions and perceptions, Nature Geoscience, 1752-0908, DOI - 10.1038/s41561-019-0374-y


Contact OSUR
Jean Marçais (Géosciences Rennes, IPG Paris) / @
Alain-Hervé Le Gall (OSUR multiCOM) / @


Peut-on prévoir les déplacements des hérissons en ville ? Et accessoirement, les faciliter ?



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ARTICLE DANS JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT. Une étude menée à Rennes

Manon Balbi, Romain Georges, Luc Madec et Aude Ernoult (ECOBIO), Eric Petit (INRA ESE), Solène Croci et Jean Nabucet (LETG-Rennes) viennent de publier dans la revue Journal of Environmental Management un article intitulé "Ecological relevance of least cost path analysis: An easy implementation method for landscape urban planning" qui met en lumière l’intérêt de la méthode dite du « chemin de moindre coût » (LCP : Least-Cost Paths) pour aménager les paysages urbains afin de faciliter la connectivité entre les zones végétales et donc… les déplacements des hérissons en ville.


La connectivité du paysage (via les corridors écologiques) favorise le déplacement des individus, que ce soit pour la recherche de nourriture, de partenaires sexuels, ou de nouveaux territoires où s’installer. Afin de répondre à la fragmentation qui découle de l’artificialisation des sols (urbanisation, développement des voies de communication etc.), il est par conséquent fondamental d’intégrer la notion de connectivité dans une optique de conservation de la biodiversité et d’aménagement du paysage. Les aménageurs, particulièrement en milieu urbain,  attendent de la communauté scientifique qu’elle leur propose une méthode simple et robuste pour identifier les continuités écologiques qui permettent de relier les tâches d’habitat favorables les unes aux autres au sein des paysages.

Pour ce faire, la méthode dite « des chemins de moindre coût » (LCP : Least-Cost Paths) est l’un des modèles classiquement utilisé en écologie pour identifier spatialement les zones où les mouvements (déplacements) sont potentiellement favorisés au sein d’un paysage donné. Cette méthode est particulièrement adaptée à une échelle d’analyse régionale, mais elle pose un problème de transposition quand on passe à une échelle locale, à une aire urbaine en l’occurrence.

Cette approche présuppose que pour aller d’une zone à une autre, une espèce emprunte le chemin qui lui offre le moins de résistance, autrement dit le chemin le plus perméable pour elle (i.e. avec le moins d’obstacle) et le plus court (en distance). Cette méthode est sensée faire ressortir systématiquement le meilleur chemin possible pour des espèces considérées, quels que soient la distance ou le caractère fragmenté d’un territoire.

Les auteurs ont donc testé l'efficacité des prévisions LCP pour identifier des contextes de paysage fortement connectés qui faciliteraient des mouvements individuels par rapport à ceux réalisés dans des contextes de paysage non connectés. Ils ont ainsi réalisé une expérience comportementale in situ basée sur un protocole de translocation et de mesures individuelles répétées. C’est donc à Rennes que 30 hérissons mâles (Erinaceus europaeus) ont été introduits et suivis par radio, dans des contextes fortement connectés et non connectés choisis en fonction de la présence ou de l'absence de LCP préalablement modélisés.


Image :https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Keqs_young_european_hedgehog1.jpg/512px-Keqs_young_european_hedgehog1.jpg



Les mouvements individuels observés ont ainsi pu être comparés aux deux contextes/modèles prédictifs (i.e. connectés ou pas connectés) : les résultats indiquent que les individus ont parcouru de plus longues distances, se sont déplacés plus rapidement et ont été plus actifs dans les milieux fortement connectés par rapport aux milieux sans connexion. De plus, en milieux très connectés, les chercheurs ont constaté que les déplacements réels des hérissons correspondaient aux prévisions du modèle LCP, les individus utilisant davantage les habitats boisés plutôt que les autres types de couvert végétal.

Cette étude a permis de valider la pertinence écologique de l’analyse par LCP pour identifier des zones très communicantes. Celle-ci pourrait donc être facilement mise en œuvre par les aménageurs pour prévoir des corridors efficaces dans lesquels la circulation des espèces soit facilitée.

Ces résultats sont plutôt paradoxaux car la modélisation LCP suppose qu’un individu considéré ait une connaissance a priori de son environnement (une sorte d’ « omniscience » du paysage…), de manière à avoir un déplacement optimal en fonction d’une destination connue. De telles hypothèses semblent irréalistes en milieu naturel. Cependant, force est de constater que cette étude a montré que ces hypothèses théoriques ne constituaient pas - en milieu urbain - un obstacle à la prévision des trajectoires des déplacements effectivement observés. Les prévisions de LCP s’avèrent donc plus efficaces dans les paysages urbains que pour les paysages agricoles ou forestiers, qui sont généralement étudiés par les écologues pour discuter des performances des LCP. L’explication fournie par les auteurs est la suivante : les paysages urbains, du fait probablement de leur extrême fragmentation et hétérogénéité, offriraient peu de possibilité de chemins alternatifs pour les déplacements.

Ces particularités pourraient donc rendre le paysage urbain particulièrement compatible avec les modèles LCP. Par ailleurs, les écosystèmes urbains étant assez similaires en termes de structures, de fonctions et de contraintes, cette méthode testée à Rennes - une ville de taille moyenne avec un profil standard - pourrait s'avérer efficace dans toutes les villes, en particulier en Europe. Il reste néanmoins à vérifier que les prédictions sur les corridors urbains basées sur les LCP soient corroborées par d'autres modèles biologiques, en particulier pour d’autres espèces ayant des caractéristiques d'habitat et/ou de capacités de dispersion différentes de celles du hérisson.

 

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Fig. 1. Situation géographique de la zone d'étude (Rennes). Carte des valeurs de résistance de la zone d'étude, localisation des parcelles d'habitat (surfaces boisées continues >3 ha), chemins de moindre coût (LCP). Représentation des points de lâcher de hérissons dans des contextes hautement connectés (cercle blanc : HCC) et non connectés contextes (cercle noir : UCC).




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Fig. 2. Exemple de trajets exploratoires observés (les emplacements enregistrés sont des points virtuellement reliés par des lignes noires) sur deux nuits de radiorepérage (les trajets des deux nuits sont virtuellement reliés par des lignes pointillées) dans les deux contextes de connectivité testés :

  1. les contextes hautement connectés (HCC) correspondent aux zones où les chemins de moindre coût (lignes vertes) ont été modélisés
  2. les contextes non connectés (UCC) correspondent aux zones où aucun chemin de moindre coût n’a été modélisé.

L'arrière-plan est la carte de résistance : le gris clair indique une faible résistance, le gris foncé une haute résistance, et le noir une résistance infinie au déplacement.


Référence
Manon Balbi, Eric J. Petit, Solene Croci, Jean Nabucet, Romain Georges, Luc Madec, Aude Ernoult, Ecological relevance of least cost path analysis: An easy implementation method for landscape urban planning, Journal of Environmental Management (2019), 244, 61-68, doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.04.124



Contact OSUR
Aude Ernoult (ECOBIO) / @
Eric Petit (INRA ESE) / @
Manon Balbi (ECOBIO) / @
Alain-Hervé Le Gall (OSUR multiCOM) / @


Le point sur l'actu de la Breizh COP



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"La Bretagne s'engage pour le climat"

L'actualité de la Breizh COP est fournie en juin !

"La Bretagne s'engage pour le climat" : top départ !

5 jours pour répondre aux enjeux de transition avec les territoires, les jeunes, les associations et les collectivités. Le colloque a lieu à Saint-Brieuc du 3 au 7 juin (en savoir plus). 5 jours de #livetweet compilés dans un #TwitterMoment #BreizhCOP

Puis ce sera au tour de Rennes du 12 au 14 juin, 360 Possibles "Au naturel", un évènement organisé par Bretagne Développement Innovation.


BZHCOP





L'actualité du Conseil Scientifique de la Breizh COP est également très fournie :

20 mai 2019

Réunion du CS en présence des élus régionaux Bernard Pouliquen et Thierry Burlot. Retours des politiques sur les Avis N°1 (document d'orientation) et N°2 émis par le CS Breizh COP. Rappels des scientifiques sur les aspects du changement climatique non suffisamment pris en compte ou traiter. Débats autour de la création d'un observatoire des transitions et d'indicateurs d'avancement de la démarche Breizh COP. Le Conseil régional souhaite une mobilisation des scientifiques sur ces sujets. Le Conseil régional demande aussi au CS Breizh COP d'accompagner la mise en place du projet Breizh Hin. La prochaine réunion du CS programmée le 21 juin 2019 portera d'ailleurs sur cette question avec une audition par le CS des collectivités, entreprises, associations..., désireuse de s'investir dans le projet Breizh Hin.


Cette réunion a également été l'occasion de revoir la gouvernance du CS, et notamment d'élire un Président et un vice-Président, ainsi que de désigner un bureau, à savoir :
Président, membre du bureau : Gérard Gruau (CNRS, OSUR, Géosciences Rennes)
Vice-Président, membre du Bureau : Yves Morvan (Université de Rennes 1)
Membre du bureau : Laurent Labeyrie (CNRS, Institut Universitaire de France)
Membre du bureau : Florence Collet (Université de Rennes 1)

>>> Le détail des débats est consultable dans ce compte-rendu >>>



Évènements à venir

6 juin 2019

Participation du CS en la personne de son Président à la table ronde L’adaptation au changement climatique, nouvelle perspective opérationnelle :
de Breizh COP à Breizh Hin du forum Réussir les transitions écologiques de la semaine Breizh COP de Saint-Brieuc (https://www.breizhcop.bzh/wp-content/uploads/2019/05/breizhCop2019.pdf)

7 juin 2019

Participation du CS en la personne de son Président au discours introductif du forum Les collectivités s’engagent de la semaine Breizh COP de Saint-Brieuc, discours partagé avec Nicolas Hulot parrain de la Breizh COP (https://www.breizhcop.bzh/wp-content/uploads/2019/05/breizhCop2019.pdf)

voir aussi https://www.breizhcop.bzh/semaine-climat/suivre/ pour un suivi en continu de la semaine Breizh COP

21 juin 2019

Séance de travail du CS avec les porteurs de projets de territoire d'adaptation au changement climatique candidats pour s'investir dans Breizh Hin

Eté-Automne 2019

Saisine du CS pour avis sur les engagements Breizh COP




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Gérard Gruau (Géosciences Rennes, Président du CS de la Breizh COP) / @
Alain-Hervé Le Gall (OSUR multiCOM) / @