Améliorer la restauration des écosystèmes grâce à la science des systèmes complexes – The Applied Ecologist

Sybryn L. Maes explique comment, aux côtés de collègues, ils ont développé un Explorez le framework Avant de restaurer, et illustre comment ces concepts peuvent avoir un impact sur les résultats de la restauration en influençant les trajectoires de dégradation et de rétablissement.

Pour aider à restaurer les écosystèmes, nous, un groupe d’experts internationaux en résilience et en restauration, proposons d’utiliser un nouveau cadre appelé Explore Before You Restore (EBYR) tout au long du cycle du projet de restauration. Même s’il existe des lignes directrices internationales fondées sur la science pour les projets de restauration, les résultats peuvent varier considérablement. Cela est souvent dû au fait que les écosystèmes réagissent de manière inattendue aux interventions de restauration. Nous pensons que l’intégration de certains concepts complexes de la science des systèmes, tels que les changements de régime, la résilience écologique et les rétroactions écologiques, peut améliorer considérablement les résultats de la restauration.

Ci-dessous, nous discutons du fonctionnement de notre approche :

Changements de régime

Il s’agit de changements importants et soudains dans un écosystème provoqués par des perturbations environnementales telles que la pollution ou le changement climatique qui poussent l’écosystème à bout. Voici une figure théorique de la façon dont un changement de régime se produit :

Si un changement de régime se produit sans ce qu’on appelle « hystérésis » (ce qui signifie que l’écosystème ne peut pas facilement revenir à ce qu’il était avant), nous pourrions être en mesure de restaurer l’écosystème relativement facilement avec des interventions simples. Mais si l’hystérésis est impliquée, il devient beaucoup plus délicat et coûteux de restaurer l’écosystème à son état antérieur. Ainsi, avant de commencer à essayer de réparer un écosystème dégradé, les équipes de restauration devraient essayer d’évaluer les éléments suivants (EBYR !) :

• L’écosystème a-t-il déjà subi un changement de régime ?
• Y a-t-il un risque qu’un changement de régime se produise prochainement ?

Pour répondre à ces questions, les équipes de restauration doivent évaluer les indicateurs « retardés » de résilience, tels que les changements dans la structure de la végétation ou les concentrations de nutriments, et surveiller les tendances des indicateurs « avancés » de résilience ou des « signaux d’alerte précoce », tels que les changements dans la croissance des arbres. ou la verdure de la végétation en réponse à des perturbations comme la sécheresse ou les incendies.

Résilience écologique

Les directives actuelles en matière de restauration se concentrent souvent sur la promotion de la résilience, mais parfois, être trop résilient peut en réalité entraver la récupération d’un écosystème. Nous devons faire attention à ne pas renforcer des comportements qui aggravent les choses. Voici une autre question que les équipes de restauration devraient donc se poser (EBYR !) :

• Existe-t-il des preuves que l’écosystème est coincé dans un état indésirable ?

Pour le déterminer, les équipes de restauration doivent rechercher de fortes rétroactions écologiques qui maintiennent l’état dégradé. Nous fournissons quelques exemples spécifiques ci-dessous.

Retours écologiques

Ce sont des boucles dans lesquelles ce qui se passe dans l’écosystème, comme un incendie ou une sécheresse, affecte l’environnement, et vice versa. Certaines de ces boucles contribuent à maintenir l’état des écosystèmes, tandis que d’autres contribuent à leur déclin, conduisant à un changement de régime. Les équipes de restauration doivent essayer de comprendre les éléments suivants concernant les retours dans leur système dégradé (EBYR !) :

• Quels facteurs influencent l’écosystème de manière positive ou négative ?
• Comment pouvons-nous renforcer les boucles bénéfiques et affaiblir les boucles néfastes ?

Pour évaluer ces questions sur les rétroactions, les équipes de restauration doivent observer comment les facteurs environnementaux spécifiques et les perturbations de leur écosystème interagissent avec la dynamique de l’écosystème au fil du temps.

Voici une figure qui visualise les différentes phases d’un cycle de projet de restauration (de l’évaluation au maintien), soulignant les domaines dans lesquels nous pensons que ces trois concepts de la science des systèmes complexes devraient être incorporés pour améliorer les résultats de la restauration :

Pour illustrer ces concepts, regardons quelques exemples :

Forêts tropicales inondables

Dans les forêts tropicales des plaines inondables, les incendies de forêt répétés peuvent réduire la couverture arborée. Cette réduction de la couverture arborée (rétroaction) entraîne un épuisement de la banque de graines (changement de régime), ce qui signifie qu’il y a moins de graines disponibles pour la croissance de nouveaux arbres. En conséquence, le faible couvert forestier persiste (résilience inutile), ce qui rend difficile la régénération de la forêt même si les incendies s’arrêtent (hystérésis). Étant donné que ces changements persistent même une fois la dégradation initiale corrigée, la restauration devient plus difficile. Cette figure visualise le problème :

Pour garantir une restauration réussie de l’écosystème, il est non seulement crucial d’identifier les rétroactions qui maintiennent l’état non souhaité de la savane, mais également celles qui soutiennent l’état forestier souhaité. Par exemple, la promotion du couvert arboré par la régénération naturelle assistée ou l’ensemencement renforcera la résilience utile et facilitera le passage au régime forestier, tandis que les mesures de protection contre les incendies affaibliront la résilience inutile et perturberont l’état de savane :

Récifs coralliens

Si un récif corallien est passé à un état dominé par les algues (changement de régime) en raison de facteurs tels que la pêche et l’eutrophisation, le simple fait de promouvoir une résilience utile en réintroduisant des espèces de coraux peut ne pas suffire à ramener l’état dominé par les coraux. En effet, les mécanismes maintenant la dominance des algues (rétroaction) peuvent empêcher le recrutement et la croissance des coraux, aggravant ainsi l’état dégradé du récif (hystérésis). Ainsi, des interventions qui perturbent la dominance des algues, telles que la réduction du ruissellement des nutriments ou la restauration des populations de poissons herbivores qui se nourrissent d’algues, peuvent être nécessaires pour une restauration réussie.

Nous partagerons davantage sur notre approche sur les plateformes de médias sociaux Instagram et Xet à la conférence IUFRO à Stockholm (juin 2024 – Forêts et sociétés vers 2050).

Lisez entièrement l’article « Explorez avant de restaurer : intégrer la réflexion sur les systèmes complexes dans la restauration des écosystèmes » dans Journal d’écologie appliquée.