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Agriculture & Biodiversité
L’évolution des paysages agricoles au cours des dernières décennies
Historiquement, l’agriculture a façonné de nombreux paysages européens au fil des siècles, donnant naissance à un environnement semi-naturel unique et offrant une grande variété d’habitats et d’espèces dont l’existence dépend du maintien de l’agriculture. Cependant au cours des 50 dernières années, l’agriculture a connu des modifications très importantes dans les méthodes et l’organisation de la production, qui ont conduit à des transformations profondes des paysages agricoles (Burel and Baudry, 1990; Robinson and Sutherland, 2002; Turner et al., 1994). Les incitations économiques et technologiques visant à accroître la productivité agricole à la suite de la seconde guerre mondiale, et dans le même temps la compétitivité sur le plan national et international, ont abouti à une intensification rapide sans précédent de l’agriculture (Gardner, 1996; Krebs et al., 1999). L’intensification de l’agriculture est associée à des changements profonds des pratiques culturales à l’échelle locale (i.e. de la parcelle) comme à l’échelle du paysage (voir Table 1) (Tscharntke et al., 2005), provoquant une homogénéisation du paysage et des pratiques, ainsi qu’une dégradation de la qualité des habitats cultivés (amplification des perturbations anthropiques, en fréquence et en intensité) et une perte nette d’habitats non cultivés. L’agriculture est ainsi devenue progressivement industrielle, dépendant fortement de la mécanisation et des intrants chimiques, occupant des surfaces de plus en plus étendues dédiées entièrement à la production (Robinson and Sutherland, 2002; Stoate et al., 2001). Les exploitations mixtes (polyculture/élevage) ont fortement diminué au profit d’exploitations spécialisées, adoptant des rotations culturales plus simples que par le passé (Robinson & Sutherland, 2002). La diversité des paysages a chuté en Europe au cours de la période d’intensification agricole (Meeus, 1993), avec une tendance marquée vers la simplification des paysages (Stoate et al., 2001). Cette métamorphose de l’agriculture a été soutenue dès le début par la création de la Politique Agricole Commune (PAC) de l’Union Européenne, qui a subventionné la production et maintenu des prix artificiellement élevés. La PAC a en effet était prévue dès l’avènement de la communauté européenne et mise en place en 1962 avec pour objectif d’accroître la productivité et d’assurer l’autonomie et la sécurité alimentaires à des prix raisonnables pour les producteurs et les consommateurs, tout en réduisant la dépendance aux importations et en permettant aux agriculteurs/éleveurs de vivre de leur travail. Dans de nombreux pays, comme la Grande-Bretagne et la France par exemple, les capitaux disponibles grâce à la PAC ont grandement contribué à la perte d’un grand nombre d’éléments semi-permanents tels que les haies, digues, bois, prairies, etc. (Stoate et al., 2001). Par ailleurs, la modernisation et la rationalisation (modification des méthodes de production pour accroître la productivité) de l’agriculture ont engendré de véritables pressions sur les agrosystèmes traditionnels, à faible quantité d’intrants (tels que les terres agricoles à haute valeur naturelle HNV) (Strijker, 2005). Ces processus ont conduit non seulement à l’intensification de l’utilisation des terres, mais également à l’abandon des terres et au reboisement (Henle et al., 2008; MacDonald et al., 2000).
Impacts de l’intensification agricole sur la biodiversité
L’agriculture européenne d’après-guerre peut être considérée comme un succès en ce qu’elle a permis un accroissement des rendements agricoles et une meilleure capacité d’autosuffisance alimentaire, cependant, cette intensification agricole pose de graves problèmes environnementaux (Krebs et al., 1999) et menace de nombreux services écosystémiques (Bjorklund et al., 1999). Les problèmes potentiels de l’agriculture intensive avaient été soulignés, dès le début des années 60, par Rachel Carson dans son livre « Silent Spring », dépeignant déjà un sombre tableau des paysages agricoles pratiquement dépourvus de faune sauvage (Carson, 1962). Au cours des dernières décennies, le déclin de la biodiversité s’est produit à une échelle sans précédent et l’intensification de l’agriculture a été identifiée comme l’un des principaux moteurs de ce changement global (Donald et al., 2001; Kleijn et al., 2009).
Le déclin de la biodiversité agricole a été documenté pour de nombreux taxons : les oiseaux (Donald et al., 2006; Krebs et al., 1999), les mammifères (Smith et al., 2005; Sotherton, 1998), les insectes (Benton et al., 2002; Schweiger et al., 2005) et les plantes (Liira et al., 2008; Wilson et al., 1999). Bien que le lien avec l’intensification agricole soit souvent corrélatif, les fortes corrélations temporelles et spatiales suggèrent que les changements de l’agriculture sont en partie responsables (Matson et al., 1997; Robinson and Sutherland, 2002; Stoate et al., 2001). Les causes de ce déclin restent multiples et affectent la biodiversité à différentes échelles spatiales (Stoate et al., 2001). A l’échelle locale, la mise en œuvre de pratiques néfastes à la biodiversité sur les parcelles cultivées telles que l’usage de produits agrochimiques peuvent avoir des effets directs (Geiger et al., 2010; Mader et al., 2002) ou indirects via les chaines trophiques (Benton et al., 2002; Boatman et al., 2004). L’intensité de pâturage (Wallis De Vries et al., 2007), la réduction des rotations culturales (Chamberlain and Gregory, 1999) ou le labour profond (Kladivko, 2001; Shuler et al., 2005) sont également des facteurs pouvant altérer la biodiversité agricole. A l’échelle du paysage, la transformation des systèmes d’utilisation des sols traditionnels en systèmes modernes intensifs – par la conversion des terres à partir de systèmes naturels complexes vers des écosystèmes agricoles simplifiés – a été identifiée comme une cause majeure du taux actuel de perte de la biodiversité (Tscharntke et al., 2005). Par ailleurs, l’intensification agricole conduit à la perte d’habitats : d’habitats agricoles traditionnels d’une part, au détriment des espèces spécialistes qui sont souvent les plus affectées (Filippi-Codaccioni et al., 2010), d’habitats naturels et semi-naturels d’autre part, sources importantes de nourriture et de refuges pour une gamme de plantes et d’invertébrés (Green, 1990; Stoate et al., 2001), avec leur cortège d’espèces propres ainsi qu’avec leur potentiel de refuge pour les espèces agricoles (Devictor and Jiguet, 2007). La fragmentation des habitats naturels ou semi-naturels restants, ou des habitats agricoles extensifs, du fait de l’expansion de l’agriculture, se traduit par un isolement géographique et une perte de connectivité. Ces modifications de la matrice agricole conduisent à un isolement des populations, souvent de petites tailles dans ces habitats de surface restreinte, et une augmentation des effets stochastiques, autant du point de vue démographique que génétique, susceptibles de conduire à des extinctions locales (Benton et al., 2003; Ewers and Didham, 2006).
La perte de biodiversité observée dans les agro-écosystèmes soulève la question des conséquences de l’agriculture intensive sur le maintien du fonctionnement de ces agro-écosystèmes, en termes de structuration et de fonctionnement des communautés sauvages d’une part, et en termes de services apportés par cette biodiversité à l’agriculture d’autre part. Comme évoqué précédemment, l’érosion de la biodiversité ne touche pas toutes les espèces de la même manière. En effet, il a été montré que les espèces spécialistes étaient plus sensibles à l’intensification agricole (Smart et al 2006, Storkey et al 2012 ; Figure 4, Devictor et al 2008).
Figure 4. Relation entre l’indice de spécialisation des communautés (CSI) d’oiseaux et la fragmentation ou la perturbation du paysage au sein des habitats agricoles (d’après Devictor et al., 2008).
De même, certains traits fonctionnels conduisent à une sensibilité plus forte aux perturbations (Gabriel and Tscharntke, 2007; Williams et al., 2010) et donc au déclin ciblé des espèces qui les portent (Barbaro and van Halder, 2009; Biesmeijer et al., 2006; Flynn et al., 2009). Cette érosion différentielle pourrait conduire à la perte de groupes fonctionnels entiers, avec très probablement des conséquences sur les processus écosystémiques, et à une échelle plus large vers une homogénéisation biotique, c’est-à-dire une augmentation de la similarité taxonomique, génétique ou fonctionnelle (McKinney and Lockwood, 2001), si partout les mêmes espèces remplacent les espèces en déclin. Enfin, les différentes espèces présentes dans les agro-écosystèmes ne sont pas indépendantes les unes des autres. Les espèces sont liées par des interactions (compétition, prédation, mutualisme) entre et au sein des guildes fonctionnelles, pouvant conduire à des répercussions des variations d’abondance ou de richesse spécifique d’un niveau trophique à l’autre (Tylianakis, 2009), parfois même différées dans le temps (Krauss et al., 2010). Haddad et al. (2009) montrent que, sur le long terme, la perte d’espèces végétales se propage à travers les réseaux trophiques (réseaux d’interactions alimentaires), réduisant considérablement la richesse en arthropodes, déplaçant une structure trophique dominée par des prédateurs à une autre dominée par les herbivores, et impactant probablement sur le fonctionnement et les services des écosystèmes. En outre, les réseaux trophiques qui décrivent la structure sous-jacente des communautés écologiques, pourraient être fondamentalement liés à leur stabilité et leur fonction (Ebeling et al., 2012; Tylianakis et al., 2007).
Enjeux de conservation de la biodiversité en milieu agricole
Historiquement, le concept de biodiversité a tout d’abord été associé à une vision conservationniste exprimée lors du sommet planétaire de Rio de Janeiro (1992). Issue de ce sommet, la Convention sur la Diversité Biologique (CDB), ratifiée par 168 pays et par l’Union Européenne, est devenue le premier texte juridique de droit international à vocation universelle qui reconnaît la nécessité de protéger la biodiversité. Elle a par ailleurs établi la définition la plus communément retenue de la diversité biologique : « la variabilité des organismes vivants de toute origine, ce qui inclut, entre autres, les écosystèmes terrestres, marins, les autres écosystèmes aquatiques et les complexes écologiques dont ils font partie. Cela comprend la diversité au sein des espèces (diversité génétique intraspécifique) et entre les espèces (diversité génétique interspécifique), ainsi que celle des écosystèmes (diversité écologique) ». Cette définition avait pour but de rendre compte des trois niveaux autour desquels s’organise la diversité biologique (le gène, l’espèce, l’écosystème) mais aussi d’insister sur les interactions existant entre ces différents niveaux contrairement aux conventions internationales adoptées précédemment qui insistaient seulement sur certains de ces aspects (protection d’une espèce ou d’un groupe d’espèces, protection d’une espèce et pas de son habitat et inversement, réglementation de la pêche ou de la chasse…). La prise de conscience du déclin de la biodiversité s’est également accompagnée d’une prise de conscience des services écologiques rendus. En effet, plus récemment, la vision conservationniste de la biodiversité s’est doublée d’une vision fonctionnelle et utilitariste à travers les notions de ressources génétiques et de services écologiques. Cette double vision a été exprimée dans le Millenium Ecosystem Assessment (MEA), commandité par l’ONU, dont les rapports de synthèse sont parus en 2005. L’originalité du MEA réside à la fois dans son approche multidisciplinaire, sa prise en compte des différentes échelles spatiales et dans sa volonté de croiser des questions écologiques avec des questions sociales et économiques.
Les raisons légitimant la préservation de la biodiversité de manière générale, et au sein des paysages agricoles en particulier, sont nombreuses et de différents ordres. Sur le plan éthique et patrimonial tout d’abord, nous pouvons considérer que l’homme s’étant rendu maître de la planète, il a donc le devoir de la préserver. Dorst (2012) écrit « l’homme n’a pas le droit de détruire une espèce de plante ou d’animal sous prétexte qu’elle ne sert à rien. Nous n’avons pas le droit d’exterminer ce que nous n’avons pas créé ». Par ailleurs, de quel droit priverions-nous les générations futures de l’héritage que nous avons nous-mêmes reçu ? Mais, au-delà de ce « credo » des défenseurs de la Nature, il existe des raisons écologiques légitimant la conservation de la biodiversité. L’ensemble des espèces présentes dans un lieu donné, l’ensemble des interactions qu’elles entretiennent entre elles et avec le milieu physique, et l’ensemble des flux de matière et d’énergie qui parcourent les espèces et leur environnement, constituent ce que l’on appelle communément un écosystème. La biodiversité est de fait le moteur des écosystèmes. Plusieurs études montrent, à plus ou moins grande échelle, l’importance de la diversité des espèces d’une part, et des groupes fonctionnels d’autre part, dans le fonctionnement des écosystèmes, en augmentant, par des effets de complémentarité ou d’échantillonnage (Tilman et al., 1997), l’efficacité des processus ecosystémiques (Balvanera et al., 2006; Cardinale et al., 2007; Hector and Bagchi, 2007). Outre le nombre d’espèces et de groupes fonctionnels, la nature et l’intensité des interactions entre espèces ont également un impact fort sur les performances et le maintien des écosystèmes. La biodiversité est donc indispensable pour le maintien des processus d’évolution du monde vivant. Elle joue par ailleurs un rôle dans la régulation des grands équilibres physico-chimiques de la biosphère, notamment au niveau de la production et du recyclage du carbone et de l’oxygène. La biodiversité contribue à la fertilité des sols et à sa protection, ainsi qu’à la régulation du cycle hydrologique. Elle absorbe et décompose divers polluants organiques et minéraux, et participe par exemple à l’épuration des eaux (Kremen and Ostfeld, 2005).
L’agriculture est globalement une forme dominante de l’utilisation des terres. Les services écosystémiques, définis par le MEA (2003) comme les services rendus par la biodiversité à l’homme, sont nombreux en milieu agricole. La préservation de la biodiversité y représente donc, outre les enjeux écologiques incontestables, un enjeu économique pour notre société. En effet, la biodiversité contribue à la fourniture de nombreux produits alimentaires, de matières premières pour l’industrie, de médicaments, de matériaux de construction et à usages domestiques. Elle est à la base de toute la production agricole, tant du point de vue du nombre d’espèces utilisées que des nombreuses variétés patiemment sélectionnées ; elle est indispensable pour l’amélioration des végétaux et des animaux domestiques. La biodiversité naturelle a en effet servi de fondement à toutes les plantes et les animaux agricoles. La gamme complète des cultures nationales utilisées dans l’agriculture mondiale dérive d’espèces sauvages qui ont été modifiés par la domestication, l’élevage sélectif et l’hybridation (Altieri, 1999). Cependant, dans les agro-écosystèmes, la biodiversité fournie des services écosystémiques qui vont au delà de la production de nourriture, fourrage, fibres, bioénergie, produits pharmaceutiques, etc. La production de biens agricoles est en effet fortement tributaire des services fournis rendus par la biodiversité. Le contrôle biologique des insectes ravageurs dans les agro-écosystèmes est un service important de l’écosystème qui est souvent pris en charge par les écosystèmes naturels (Power, 2010). Les habitats non cultivés fournissent l’habitat et les diverses ressources alimentaires nécessaires pour les arthropodes prédateurs et parasitoïdes, les oiseaux insectivores et les chauves-souris, ainsi que les pathogènes microbiens qui agissent comme des ennemis naturels des ravageurs agricoles et fournissent des services de lutte biologique dans les écosystèmes agricoles (Gurr et al., 2003; Tscharntke et al., 2005). Ces services rendus par la biodiversité peuvent réduire les « mauvaises herbes » et les populations d’insectes ou de rongeurs dommageables pour la production agricole, réduisant ainsi la nécessité, et donc les coûts, d’utilisation de pesticides ou autres herbicides (Landis et al., 2008; Losey and Vaughan, 2006). La pollinisation est un autre service écosystémique important fourni par la biodiversité. Klein et al (2007) ont estimé que 75% des espèces végétales d’importance mondiale pour la production alimentaire dépendent de la pollinisation animale, principalement par les insectes. Gallai et al (2009) ont estimé que le service de pollinisation par les insectes s’élevait à plus de 153 milliards d’euros en 2005 – coût annuel associé à une perte totale des services de pollinisation sur les rendements, qui nécessiterait donc de polliniser les cultures à la main. Cette valeur serait équivalente à 9,5% de la valeur de la production agricole utilisée pour l’alimentation humaine à l’échelle planétaire. Par ailleurs, la microfaune du sol assurant la structure et la fertilité des sols fournit des services écosystémiques essentiels aux agro-écosystèmes. Des sols bien aérés avec une matière organique abondante sont nécessaires pour l’acquisition des éléments nutritifs par les cultures, ainsi que pour la rétention de l’eau. La diversité des organismes du sol est de ce fait un facteur clé pour la durabilité des agro-écosystèmes. A travers leur rôle de régulateur du fonctionnement des écosystèmes des sols, les organismes du sol assurent un certain nombre de fonctions vitales telles que la décomposition de la litière, l’aération du sol, la fixation de l’azote atmosphérique… (Paoletti and Pimentel, 1992). La fourniture d’eau potable en quantité suffisante est également un service écologique essentiel fourni aux agro-écosystèmes, et l’agriculture représente environ 70% de la consommation mondiale de l’eau (FAO, 2003). Les plantes jouent un rôle dans les cycles hydrologiques en contrôlant l’infiltration, la rétention et le ruissellement de l’eau à travers le paysage. Enfin, la fourniture des services écosystémiques à l’agriculture est fortement dépendante de la structure du paysage dans lequel les agro-écosystèmes sont intégrés. Les paysages agricoles s’étendent sur un continuum de paysages structurellement simples dominés par un ou deux systèmes de culture, à des mosaïques complexes de divers systèmes de cultures noyés dans une matrice d’habitats naturels. Les services naturels de lutte biologique et de pollinisation dépendent essentiellement de la circulation des organismes à travers le paysage agricole et, de fait, la structure spatiale du paysage influe fortement sur l’ampleur de ces services écologiques pour les écosystèmes agricoles (Kremen et al., 2007; Tscharntke et al., 2005). De la même manière, l’approvisionnement en eau des agro-écosystèmes repose sur l’écoulement à travers le paysage et peut être influencé par un certain nombre de facteurs biophysiques (Power, 2010).
La biodiversité agricole a donc une importance capitale dans le fonctionnement des agro-écosystèmes (Tscharntke et al., 2005) et à ce titre mérite d’être non seulement conservée mais également intégrée comme un élément majeur d’une agriculture durable.
Table des matières
Introduction
1. Contexte général : la biodiversité face aux changements globaux
2. Agriculture & Biodiversité
2.1 L’évolution des paysages agricoles au cours des dernières décennies
2.2 Impacts de l’intensification agricole sur la biodiversité
2.3 Enjeux de conservation de la biodiversité en milieu agricole
3. Prise en compte des considérations environnementales dans les politiques agricoles : vers la définition des objectifs de la thèse
3.1 Les politiques environnementales actuelles
3.2 Quelles solutions pour l’avenir ? Intégration des nouveaux enjeux
3.3 Les objectifs de la thèse
4. Les oiseaux nicheurs, indicateurs de biodiversité
5. Structure des travaux
I. Efficacité des mesures actuelles de conservation de la biodiversité en milieu agricole
1. Contexte général : le besoin d’évaluation à large échelle spatiale
2. Quelle efficacité des mesures agro-environnementales françaises pour la conservation de
l’avifaune commune à l’échelle nationale ?
2.1 Les mesures agro-environnementales en France
2.2 Evaluation des effets des MAE sur la biodiversité agricole en France, à travers les oiseaux nicheurs
3. Conclusion partielle : une efficacité mitigée des mesures agro-environnementales
II. Quels futurs possibles pour la biodiversité en milieu agricole ?
1. Les scénarios, un outil de prédictions
2. Que nous apprennent les scénarios agricoles existants ?
2.1 Evaluation de l’impact de scénarios de la PAC sur l’indicateur des oiseaux agricoles à l’horizon 2020
2.2 Conclusion partielle : vers des scénarios de changements d’usage des sols à plus fine échelle spatiale
3. Scénarios de biodiversité sous changements climatiques et d’usage/couverture des sols agricoles
3.1 Développement de scénarios de changements régionalisés d’assolement
3.2 Prédictions des impacts potentiels des changements agricoles sur les communautés d’oiseaux sous contraintes climatiques
Conclusion générale
1. Synthèse des principaux résultats
2. Perspectives
2.1 Efficacité des mesures actuelles de conservation en milieu agricole
2.2 Les scénarios d’évolution de l’agriculture : des outils d’aide à la décision
Bibliographie
Manuscrits
