Un modèle stoechiométrique d'écosystème pour relier biodiversité et fonctionnement des écosystèmes dans les agro-écosystèmes – ASTEC

La crise de la biodiversité que nous traversons nécessite de développer des outils opérationnels pour évaluer l’impact des activités humaines sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. Des projections globales, alarmantes, existent sur les trajectoires probables de la biodiversité sous l’effet du réchauffement climatique et des changements d’utilisation des terres. En revanche, à l’échelle territoriale, à laquelle peuvent s’imaginer des chemins alternatifs, il n’existe à ce jour aucun outil opérationnel pour nous éclairer sur les trajectoires probables de la biodiversité selon les choix de développement que nous faisons. L’ambition du projet ASTEC est de combler ce manque en développant un outil de simulation opérationnel de la dynamique de la biodiversité dans les territoires, prenant en compte les impacts humains liés aux pratiques agricoles et sylvicoles, mais aussi à l’urbanisation. Les territoires Européens, et Français en particulier, sont en grande majorité occupés par des agro-écosystèmes fortement anthropisés. Dans ces systèmes, la conservation de la biodiversité doit être nécessairement pensée en lien avec les problématiques de productions agricole et sylvicole. Il y a donc un enjeu fort à développer les pratiques agro-écologiques qui tirent au mieux parti du fonctionnement des écosystèmes. La deuxième ambition du projet est ainsi de faire un lien mécaniste entre dynamique de la biodiversité et dynamique du fonctionnement des écosystèmes, en s’appuyant sur les concepts de l’écologie stoechiométrique. Cette théorie écologique s’intéresse aux besoins nutritionnels des organismes et permet ainsi de faire le lien entre le cycle des nutriments dans les écosystèmes et la dynamique des réseaux trophiques dans ces écosystèmes. Elle nous permettra de mettre en lumière comment la modification de ces cycles des nutriments (carbone, azote et phosphore) par les pratiques agricoles impactent le fonctionnement des réseaux trophiques au sein d’une parcelle, et comment ces effets de contraintes nutritionnelles se diffusent au sein des paysages agricoles, entre les différents habitats. Pour ce faire, nous modéliserons la dynamique des principaux groupes fonctionnels d’un agro-écosystème (plantes, invertébrés, reptiles, mammifères, oiseaux…) et des nutriments associés (carbone, azote et phosphore), en explicitant les processus de production et de consommation de ressources, les processus démographiques et de dispersion, les processus de recyclage des déchets organiques, ainsi que l’effet des pratiques humaines sur ces différents processus. Cette modélisation se fera en deux temps : tout d’abord à l’échelle d’une parcelle, via une modélisation aspatiale (tâche 1), puis à l’échelle du paysage (tâche 2), via une modélisation spatialement explicite s’appuyant sur le modèle précédent. Enfin, nous appliquerons ce modèle de biodiversité et de fonctionnement des écosystèmes à un cas d’étude concret, en analysant différents scénarios de changement d’utilisation des terres (et des pratiques agricoles) à l’horizon 2050 dans le cadre du projet alimentaire territorial du Grand Clermont (tâche 3). Ces travaux s’appuieront sur les synthèses récentes sur les contraintes stoechiométriques d’un grand nombre d’organismes, qui permettent désormais d’envisager un tel projet.