LES ECOSYSTÈMES FORESTIERS ET LEURS ?· LES ECOSYSTÈMES FORESTIERS ET LEURS FONCTIONS 2.04 ... travers…

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    12-Sep-2018

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  • LES ECOSYSTMES FORESTIERS ET LEURS FONCTIONS

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    Eau et fort : quels liens entre les deux ? Au del de laspect historique de la runion dans ladministration des Eaux et Forts de deux milieux et ressources naturels qui sont lis, leau, source de vie, joue un rle cl dans le fonctionnement des cosystmes forestiers. Dimportants flux deau les traversent et participent au cycle gnral de leau.

    Quels sont les principaux flux deau dans une fort ?

    Lorsquune pluie tombe sur une fort compose darbres et de plantes herbaces et arbustives, une fraction est capte par le couvert et re-vapore directement dans latmosphre ; cette quantit peut tre importante : de 15 40 % de la pluie incidente, variable selon lespce, la densit du peuplement, et la dure et lintensit de la pluie.Une autre fraction de la pluie atteint le sol et se divise en quatre composantess : une partie mouille la surface du sol et est re-vapore dans latmosphre, une seconde ruisselle et alimente les cours deau, une troisime sinfiltre dans le sol do elle est extraite par les racines des arbres et des autres p l a n t e s , e t r e t o u r n e latmosphre sous forme de vapeur cest la transpiration -, et une dernire partie draine en profondeur lorsque le sol est satur et rejoint les aquifres.

    Les flux deau entrant et sortant dune fort participent au cycle de leau. On appelle vapo-transpiration la somme des quantits deau retournant latmosphre par vaporation directe ou par transpiration travers les plantes. Ce flux deau sous forme de vapeur est souvent qualifi deau verte , par opposition leau bleue , celle qui va alimenter les cours deaux et les lacs (naturels ou artificiels), et qui constitue les ressources en eau utilisable pour les besoins humains. un pas de temps annuel, les quantits deau impliques dans ces diffrents flux sont trs variables ; elles dpendent des essences, de la nature du sol et de sa pente, du rgime pluviomtrique, de la structure du couvert, de la demande vaporative climatique (elle mme trs variable selon les co-rgions), etc. Le tableau ci-dessous prsente des valeurs observes pour une htraie de plaine en Lorraine, sur un sol plat o le ruissellement est ngligeable. En anne pluvieuse, la fraction des prcipitations vapo-transpire par la fort est de 38% contre 52% en anne sche.

    Figure 1. Le cycle hydrologique en fort : flux deau entrants et sortants du systme, cest dire la parcelle forestire considre et la partie souterraine explore par les racines

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    Tableau 1. Bilan hydrique dune htraie en Lorraine pour une anne sche et une anne humide. Le flux entrant (les prcipitations) est exprim en mm et les flux sortants sont exprims dans la mme unit et en pourcentage des prcipitations.

    Source : INRA BILJOU-Modle

    A quoi leau est-elle utilise dans un cosystme forestier ?

    Leau est ncessaire, non seulement la vie des arbres, mais aussi celle de tous les organismes vivants (microorganismes, insectes, animaux, plantes), composantes de la biodiversit forestire et qui sont impliqus dans les processus de base du fonctionnement des cosystmes forestiers.Leau est galement un transporteur dlments chimiques et minraux dans lcosystme : cest la fois un vecteur et un solvant. Leau vhicule les substances nutritives, minrales ou organiques (lments ou composs chimiques) dont les plantes ont besoin pour leur croissance et un fonctionnement normal. Les plantes et les arbres obtiennent ces lments minraux principalement partir du sol en les absorbant par leurs racines, souvent en symbiose avec des champignons.

    Figure 2. Photosynthse et transpiration.Les plantes perdent de la vapeur deau (transpiration) travers leurs stomates ; petits orifices la surface des feuilles visibles sur la photo ci-jointe. Lorsquils sont ouverts et la transpiration est active, les plantes prlvent simultanment dans latmosphre le dioxyde de carbone (CO2) qui sera utilis dans la photosynthse. Le rapport entre le carbone prlev et la perte deau par transpiration travers les stomates de la plante, est utilis comme mesure de lefficience de lutilisation de leau. Cette valeur peut tre instantane lorsquelle est obtenue par des mesures dchanges gazeux, ou intgre sur des priodes plus longues grce au cumul de ces mesures ou estime par dautres mthodes indirectes. Source : C. Gracia

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    Les arbres prlvent leau par leurs racines fines, et la stockent dans diffrents compartiments (racines, tronc, branche, feuilles). En gnral, ce stock est dun ordre de grandeur assez limit : plusieurs centaines de tonnes par hectare (soit seulement quelques dizaines de mm de hauteur deau), comparativement lnorme flux deau qui passe travers la plante, du fait de la photosynthse et de la transpiration associe. Contrairement au carbone qui a une longue dure de vie dans les tissus de la plante, leau, en effet, ne fait que passer, pratiquement dans sa totalit, travers la plante, du sol latmosphre : cest la transpiration. Bien que la photosynthse elle-mme consomme trs peu deau, les plantes terrestres ont besoin dune circulation dimportantes quantits deau pour permettre la fixation du CO2. La fixation de 1 g de carbone, ncessite la transpiration dune quantit deau 500 fois suprieure (ceci est un ordre de grandeur). Une partie du carbone fix est r-mis par la respiration des plantes. Cela veut dire que la fixation nette d1 g de carbone demande une quantit deau encore plus importante. Pour le chne vert, on a pu lestimer 1.000 ou 1.500 fois plus.

    Les forts occupent en France 27% du territoire, davantage en proportion en zones de montagne, fortement boises, notamment dans les parties hautes des bassins-versants qui sont aussi les plus arroses. On comprend alors que leur rle dans le cycle hydrologique gnral et leurs interactions avec les ressources en eau puisse tre trs important.

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    Combien deau une fort consomme-telle ?

    Dans la cas de la htraie de Lorraine (tableau 1), la quantit deau verte consomme annuellement (par vapotranspiration) varie de 3.500 4000 m3. Ce chiffre en lui-mme peut sembler important, mais il faut le comparer dautres modes doccupation des sols. Par rapport aux prairies ou aux cultures, les forts consomment plus deau du fait de leur surface foliaire plus importante et de leur systme racinaire plus profond, capable dexploiter leau dans un volume plus important de sol, et donc de maintenir leur transpiration en priode sche. En climat tempr par exemple, une prairie consomme de 10 20 % deau en moins quune fort.Le fait que les forts vapo-transpirent souvent plus que dautres couverts vgtaux est-il ngatif ? Cest le cas si lon considre la demande en eau au niveau local, en sortie du bassin-versant. Mais si lon se place dans un contexte gographique plus vaste, le supplment deau fourni par la fort sous forme de vapeur reviendra au sol sous forme de prcipitations accrues. Une des fonctions importantes de la fort rside dans le service majeur quelle rend dans le recyclage de leau. Un autre service est la rgulation du climat, y compris les tempratures, car lvapotranspiration consomme de lnergie.

    Figure 3. Nuages au-dessus de la fort amazonienne une aprs-midi de saison sche. Ils sont attribus une forte transpiration. Voici un cas o leau verte , condense, est bien visible ! (19 Aot 2009) - Crdit : NASA

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    Lcoulement de leau dans les sols est aussi un facteur dterminant de laltration de la roche mre et de la formation du sol, tout spcialement pour les sols forestiers o les fortes activits biochimiques et microbiennes augmentent lefficience de laltration par leau. La qualit de leau (eau bleue) en sortie de bassins-versants ou dans les captages sous fort est galement lie ces processus. La disponibilit en eau assure un bon fonctionnement de tous les mcanismes physiques et biologiques qui oprent au sein des cosystmes forestiers, et qui leur permettent de fournir les nombreux biens et services utiles aux socits, y compris la fourniture dune ressource en eau de qualit. En situation de stress hydrique, cest donc le fonctionnement de base de lcosystme qui est altr, et donc corrlativement lensemble des biens et services quil fournit. Les changements climatiques attendus sont cet gard trs proccupants.

  • Quelles relations entre fort, cycle hydrologique et ressource en eau ?

    Voici un domaine o les ides reues abondent mais aussi o la complexit des phnomnes, interactions et des chelles spatiales en jeu rend toute simplification sujette caution. On trouvera ci-dessous quelques lments de synthse.

    Le couvert forestier intercepte la pluie et rduit sa force rosive. Les sols forestiers, riches en matire organique et pntrs par des rseaux racinaires importants ont une porosit leve et sont favorables linfiltration de leau en profondeur, et limitent le ruissellement, et donc lrosion.

    Les forts riveraines dpolluent les eaux charges en nitrates issues des cultures adjacentes. La capacit des forts rguler les inondations est souvent beaucoup plus faible quon ne laffirme

    souvent ; elle se limite aux orages pas trop intenses et aux bassins versants de taille rduite. Le couvert forestier permet toutefois dcrter un pic de crue en cas de pluie violente.

    Les forts peuvent parfois accrotre les dbits dtiage, mais, en gnral, il est plus probable quelles les rduisent.

    Les forts en gnral consomment plus deau que dautres cosystmes.

    Figure 4. Le lac artificiel de la Mle (Var) alimente en eau les communes du Golfe de Saint-Tropez. Il collecte les coulements dun bassin versant entirement forestier (chne-lige). Crdit : C. Birot

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    Ce quil faut retenir

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    La consommation en eau nette des forts excde presque toujours celle dautres couverts vgtaux. La moindre disponibilit en eau bleue qui peut en rsulter peut tre compense par : i) un impact positif du couvert sur la qualit de leau de surface et souterraine, et sur la protection des sols ; ii) la fourniture par les forts dun ensemble dautres biens et services.

    De mme que lon value lempreinte carbone dun matriau ou dun produit, on peut valuer son empreinte eau . La quantit deau ncessaire pour laborer 1 m3 de bois varie grandement selon les essences, leur sylviculture, la nature du sol, le climat. Elle peut aller de 300 3.000 m3, pour donner des ordres de grandeur. Pour une essence donne toutefois, la consommation en eau dune parcelle va dpendre de sa productivit. Le pin radiata, par exemple, ne consomme que 340 m3 deau pour produire 1 m3 de bois, mais sa trs forte productivit (20 30 m3/ha/an, soit 2 3 fois que les essences des forts tempres) fait quune plantation de ce pin demande beaucoup deau.

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