Écologie du paysage – Article d’encyclopédie -Ecologie, science


Écologie du paysage est une sous-discipline de l’écologie et de la géographie qui traite de la manière dont la variation spatiale du paysage affecte les processus écologiques tels que la distribution et le flux d’énergie, de matériaux et d’individus dans l’environnement (qui, à son tour, peuvent influencer la distribution des «éléments» du paysage comme les haies). L’écologie du paysage traite généralement des problèmes dans un contexte appliqué et holistique.

Terminologie

Le terme écologie du paysage a été inventé par Carl Troll, un géographe allemand, en 1939 (Troll 1939). Il a développé cette terminologie et de nombreux premiers concepts de l’écologie du paysage dans le cadre de ses premiers travaux en appliquant l’interprétation de la photographie aérienne aux études.
des interactions entre l’environnement et la végétation.

Explication

L’hétérogénéité est la mesure de la façon dont les différentes parties d’un paysage sont les unes des autres. L’écologie du paysage examine comment la structure spatiale affecte l’abondance des organismes au niveau du paysage, ainsi que le comportement et le fonctionnement du paysage dans son ensemble. Cela inclut l’étude du modèle, ou de l’ordre interne d’un paysage, sur le processus ou le fonctionnement continu des fonctions des organismes (Turner 1989). L’écologie du paysage comprend également la géomorphologie appliquée à la conception et à l’architecture des paysages (Allaby 1998). La géomorphologie est l’étude de la façon dont les formations géologiques sont responsables de la structure d’un paysage.

Histoire

Évolution de la théorie

Une théorie centrale de l’écologie du paysage est issue de MacArthur & Wilson La théorie de la biogéographie insulaire. Ce travail considérait l’assemblage de la flore et de la faune sur les îles comme le résultat de la colonisation à partir d’un stock continental et de l’extinction stochastique. Les concepts de biogéographie insulaire ont été généralisés des îles physiques aux parcelles abstraites d’habitat par le modèle de métapopulation de Levins. Cette généralisation a stimulé la croissance de l’écologie du paysage en fournissant aux biologistes de la conservation un nouvel outil pour évaluer comment la fragmentation de l’habitat affecte la viabilité des populations. La croissance récente de l’écologie des paysages doit beaucoup au développement de la technologie des systèmes d’information géographique (SIG) et à la disponibilité de données sur l’habitat à grande échelle (par exemple, des images satellite télédétectées ou des photographies aériennes).

Le développement comme discipline

L’écologie du paysage s’est développée en Europe à partir d’une planification historique sur des paysages dominés par l’homme. En Amérique du Nord, des concepts issus de la théorie générale de l’écologie ont été intégrés. Alors que la théorie générale de l’écologie et ses sous-disciplines se sont concentrées sur l’étude d’unités communautaires plus homogènes et plus discrètes organisées selon une structure hiérarchique (généralement sous forme de populations, d’espèces et de communautés), l’écologie du paysage reposait sur l’hétérogénéité dans l’espace et le temps, et incluait fréquemment l’humain. -causé des changements du paysage dans la théorie et l’application des concepts (Sanderson et Harris 2000).

En 1980, l’écologie du paysage était une discipline discrète et établie, marquée par l’organisation de l’Association internationale pour l’écologie du paysage (IALE) en 1982 et des publications historiques définissant la portée et les objectifs de la discipline, notamment Naveh et Lieberman (1984) et Forman et Godron (1986) (Ryszkowski 2002). Forman (1995) a écrit que bien que l’étude de «l’écologie de la configuration spatiale à l’échelle humaine» ait à peine une décennie, il y avait un fort potentiel pour le développement de la théorie et l’application du cadre conceptuel. Aujourd’hui, la théorie et l’application de l’écologie du paysage continuent de se développer à travers un besoin d’applications innovantes dans un paysage et un environnement en mutation. L’écologie du paysage repose aujourd’hui davantage sur des technologies avancées telles que la télédétection, les SIG et les modèles de simulation, avec le développement associé de méthodes quantitatives puissantes pour examiner les interactions des modèles et des processus (Turner et al. 2001). Un exemple serait de déterminer la quantité de carbone présente dans le sol en fonction de la forme du relief sur un paysage, dérivée de cartes SIG, des types de végétation et des données sur les précipitations pour une région.

Relation avec la théorie écologique

Bien que la théorie de l’écologie du paysage puisse être légèrement en dehors du «domaine classique et préféré des disciplines scientifiques» en raison des vastes domaines d’études hétérogènes (Sanderson et Harris 2000), la théorie de l’écologie générale est au cœur de la théorie de l’écologie du paysage à bien des égards. L’écologie du paysage est composée de quatre grands principes, qui comprennent: 1. le développement et la dynamique de l’hétérogénéité spatiale, 2. les interactions et les échanges entre des paysages hétérogènes, 3. les influences de l’hétérogénéité spatiale sur les processus biotiques et abiotiques, et 4. la gestion des hétérogénéité. La principale différence avec les études écologiques traditionnelles, qui supposent fréquemment que les systèmes sont spatialement homogènes, est la prise en compte des modèles spatiaux (Turner et Gardner 1991).

Termes importants en écologie du paysage

L’écologie du paysage a non seulement adopté un nouveau vocabulaire de termes, mais a également incorporé des termes de théorie générale de l’écologie de manière nouvelle. De nombreux termes utilisés en écologie du paysage sont aussi interconnectés et interdépendants que la discipline elle-même. Le paysage peut être défini comme une zone contenant au moins deux écosystèmes à proximité immédiate (Sanderson et Harris 2000).

Échelle et hétérogénéité (incorporant la composition, la structure et la fonction)

Un concept principal en écologie du paysage est échelle. L’échelle représente le monde réel tel que traduit sur une carte, dans la relation entre la distance sur une image cartographique et la distance correspondante sur terre (Malczewski 1999). L’échelle est également la mesure spatiale ou temporelle d’un objet ou d’un processus (Turner et Gardner 1991), ou le niveau ou le degré de résolution spatiale (Forman 1995). Les composantes d’échelle comprennent la composition, la structure et la fonction, qui sont tous des concepts écologiques importants. Appliqué à l’écologie du paysage, composition fait référence au nombre de types de parcelles (voir ci-dessous) représentés sur un paysage et à leur abondance relative. Par exemple, la quantité de forêt ou de zone humide, la longueur de la lisière de la forêt ou la densité des routes peuvent être des aspects de la composition du paysage. Structure est déterminé par la composition, la configuration et la proportion de différentes parcelles dans le paysage, tandis que fonction fait référence à la façon dont chaque élément du paysage interagit en fonction des événements de son cycle de vie (Turner et Gardner 1991). Modèle est le terme désignant le contenu et l’ordre interne d’un territoire hétérogène (Forman et Godron 1986).

Un paysage avec une structure et un motif implique qu’il a hétérogénéité, ou la distribution inégale et non aléatoire des objets dans le paysage (Forman 1995). L’hétérogénéité est un élément clé de l’écologie du paysage qui sépare cette discipline des autres branches de l’écologie.

Patch et mosaïque

Pièce, terme fondamental de l’écologie du paysage, est défini comme une zone relativement homogène qui diffère de son environnement (Forman 1995). Les patchs sont l’unité de base du paysage qui change et fluctue, un processus appelé dynamique de patch. Les parcelles ont une forme et une configuration spatiale définies et peuvent être décrites de manière compositionnelle par des variables internes telles que le nombre d’arbres, le nombre d’espèces d’arbres, la hauteur des arbres ou d’autres mesures similaires (Forman 1995).

Matrice est le «système écologique de fond» d’un paysage à haut degré de connectivité. Connectivité est la mesure du degré de connexion ou de continuité spatiale d’un corridor, d’un réseau ou d’une matrice (Forman 1995). Par exemple, un paysage boisé (la matrice) avec moins de lacunes dans le couvert forestier (parcelles ouvertes) aura une connectivité plus élevée. Couloirs ont des fonctions importantes en tant que bandes d’un type particulier de paysage différent des terres adjacentes des deux côtés (Forman 1995). UNE réseau est un système interconnecté de couloirs tandis que mosaïque décrit le modèle des parcelles, des corridors et de la matrice qui forment un paysage dans son intégralité (Forman 1995).

Limite et bord

Les parcelles de paysage ont une limite entre elles qui peut être définie ou floue (Sanderson et Harris 2000). La zone composée des bords des écosystèmes adjacents est la frontière (Forman 1995). Bord désigne la partie d’un écosystème près de son périmètre, où les influences des parcelles adjacentes peuvent provoquer une différence environnementale entre l’intérieur de la parcelle et son bord. Cet effet de bordure comprend une composition ou une abondance d’espèces distinctes dans la partie extérieure de la parcelle paysagère (Forman 1995). Par exemple, lorsqu’un paysage est une mosaïque de types sensiblement différents, comme une forêt adjacente à une prairie, la lisière est l’endroit où les deux types se rejoignent. Dans un paysage continu, comme une forêt cédant la place à une forêt ouverte, l’emplacement exact de la lisière est flou et est parfois déterminé par un gradient local dépassant un seuil, comme le point où le couvert arboré tombe en dessous de trente-cinq pour cent (Turner et Gardner 1991).

Écotones, écoclines et écotopes

Un type de frontière est le écotone, ou la zone de transition entre deux communautés (Allaby 1998). Les écotones peuvent surgir naturellement, comme un lac, ou peuvent être créées par l’homme, comme un champ agricole défriché d’une forêt (Allaby 1998). La communauté écotonale conserve les caractéristiques de chaque communauté limitrophe et contient souvent des espèces que l’on ne trouve pas dans les communautés adjacentes. Les exemples classiques d’écotones comprennent les clôtures; les transitions de la forêt aux marais; les transitions de forêt à prairie; ou les interfaces terre-eau telles que les zones riveraines dans les forêts. Les caractéristiques des écotones comprennent l’acuité de la végétation, le changement physionomique, l’apparition d’une mosaïque de communautés spatiales, de nombreuses espèces exotiques, des espèces écotonales, un effet de masse spatiale et une richesse en espèces supérieure ou inférieure de chaque côté de l’écotone (Walker et al.2003).

Un écocline est un autre type de frontière du paysage, mais il s’agit d’un changement progressif et continu des conditions environnementales d’un écosystème ou d’une communauté. Les écoclines aident à expliquer la distribution et la diversité des organismes dans un paysage car certains organismes survivent mieux dans certaines conditions, qui changent le long de l’écocline. Ils contiennent des communautés hétérogènes considérées comme plus stables sur le plan environnemental que celles des écotones (Attrill et Rundle 2002).

Un écotope est un terme spatial représentant la plus petite unité écologiquement distincte dans la cartographie et la classification des paysages (Forman 1995). Relativement homogènes, ce sont des unités de paysage spatialement explicites utilisées pour stratifier les paysages en caractéristiques écologiquement distinctes pour mesurer et cartographier la structure, la fonction et le changement du paysage au fil du temps, et pour examiner les effets de la perturbation et de la fragmentation.

Perturbation et fragmentation

Perturbation est un événement qui modifie considérablement le modèle de variation de la structure ou de la fonction d’un système, tandis que la fragmentation est la division d’un habitat, d’un écosystème ou d’un type d’utilisation des terres en parcelles plus petites (Forman 1995). La perturbation est généralement considérée comme un processus naturel. Fragmentation provoque la transformation des terres, un processus actuel important dans les paysages alors que de plus en plus de développement se produit.

Théorie de l’écologie du paysage

Éléments de la théorie de l’écologie du paysage

L’écologie du paysage, en tant que théorie, met l’accent sur le rôle des impacts humains sur les structures et les fonctions du paysage et propose des pistes pour restaurer les paysages dégradés (Naveh et Lieberman 1984). L’écologie du paysage inclut explicitement les humains en tant qu’entités qui provoquent des changements fonctionnels sur le paysage (Sanderson et Harris 2000). La théorie de l’écologie du paysage inclut le principe de stabilité du paysage, qui souligne l’importance de l’hétérogénéité structurelle du paysage dans le développement de la résistance aux perturbations, la récupération après les perturbations et la promotion de la stabilité totale du système (Forman et Godron 1986). Ce principe est une contribution majeure aux théories écologiques générales qui mettent en évidence l’importance des relations entre les différentes composantes du paysage. L’intégrité des éléments du paysage aide à maintenir la résistance aux menaces externes, y compris le développement et la transformation des terres par l’activité humaine (Turner et al. 2001). L’analyse des changements d’utilisation des terres a inclus une approche fortement géographique dans l’écologie du paysage. Cela a conduit à l’acceptation de l’idée de propriétés multifonctionnelles des paysages (Ryszkowski 2002). Il y a encore des appels pour une théorie plus unifiée de l’écologie du paysage en raison des différences d’opinion professionnelle parmi les écologistes du paysage et de l’approche interdisciplinaire de la discipline (Bastian 2001).

Une théorie connexe importante est la théorie de la hiérarchie, qui se réfère à la façon dont les systèmes d’éléments fonctionnels discrets fonctionnent lorsqu’ils sont liés à deux échelles ou plus. Par exemple, un paysage forestier peut être hiérarchiquement composé de bassins de drainage, qui à leur tour sont composés d’écosystèmes ou de peuplements locaux, eux-mêmes composés d’arbres individuels et de brèches d’arbres (Forman 1995). Des développements théoriques récents en écologie du paysage ont mis l’accent sur la relation entre le modèle et le processus, ainsi que sur l’effet des changements d’échelle spatiale sur le potentiel d’extrapolation d’informations à travers les échelles (Turner et Gardner 1991). Plusieurs études suggèrent que le paysage a des seuils critiques auxquels les processus écologiques montreront des changements dramatiques, comme la transformation complète d’un paysage par une espèce envahissante avec un léger changement des températures moyennes par an qui favorise les besoins en habitat envahissant (Turner et Gardner 1991 ).

Application d’écologie du paysage

Orientations de recherche

Les développements en écologie du paysage illustrent les relations importantes entre les modèles spatiaux et les processus écologiques et incorporent des méthodes quantitatives qui relient les modèles spatiaux et les processus écologiques à de larges échelles spatiales et temporelles. Ce lien entre le temps, l’espace et les changements environnementaux peut aider les gestionnaires des terres à appliquer des plans de gestion des terres pour résoudre des problèmes environnementaux (Turner et al. 2001). L’attention accrue accordée ces dernières années à la dynamique spatiale a mis en évidence le besoin de nouvelles méthodes quantitatives capables d’analyser les modèles, de déterminer l’importance de processus spatialement explicites sur le paysage et de développer des modèles de paysage fiables (Turner et Gardner 1991). Les techniques d’analyse multivariée, un type de statistiques incorporant de nombreuses variables, sont fréquemment utilisées pour examiner les modèles de végétation au niveau du paysage. Un certain nombre d’études sur les systèmes riverains et les zones humides utilisent une variété de techniques statistiques, telles que l’analyse de grappes, l’analyse de correspondance canonique (CCA) ou l’analyse de correspondance détendue (DCA), pour classer la végétation. L’analyse de gradient est une autre façon de déterminer la structure de la végétation dans un paysage, ou d’aider à délimiter l’habitat critique des zones humides à des fins de conservation ou d’atténuation (Lyon et Sagers 1998, Choesin et Boerner 2002).

Le changement climatique est un autre élément majeur de la structuration de la recherche actuelle en écologie du paysage. Les écotones, en tant qu’unité de base dans les études de paysage, peuvent avoir une importance pour la gestion dans les scénarios de changement climatique, car les effets du changement sont susceptibles d’être observés d’abord aux écotones en raison de la nature instable d’un habitat périphérique (Walker et al., 2003). Les recherches menées dans les régions du nord ont examiné les processus écologiques du paysage, tels que l’accumulation de neige en hiver, la fonte des neiges, l’action gel-dégel, la percolation, la variation de l’humidité du sol et les régimes de température grâce à des mesures à long terme en Norvège (Loffler et Finch 2005). L’étude analyse les gradients à travers l’espace et le temps entre les écosystèmes des hautes montagnes centrales pour déterminer les relations entre les modèles de distribution des animaux dans leur environnement. L’observation de l’endroit où vivent les animaux et de la manière dont la végétation évolue au fil du temps peut donner un aperçu des changements de neige et de glace sur de longues périodes dans l’ensemble du paysage.

D’autres études à l’échelle du paysage soutiennent que l’impact humain est probablement le principal déterminant de la configuration du paysage sur une grande partie du globe (Wilson et King 1995). Les paysages peuvent devenir des substituts aux mesures de biodiversité parce que la composition des plantes et des animaux diffère entre les échantillons prélevés sur des sites appartenant à différentes catégories de paysages. Les taxons, ou différentes espèces, peuvent «fuir» d’un habitat à un autre, ce qui a des implications pour l’écologie du paysage. À mesure que les pratiques humaines d’utilisation des terres se développent et continuent d’augmenter la proportion de lisières dans les paysages, les effets de cette fuite à travers les lisières sur l’intégrité de l’assemblage peuvent devenir plus significatifs et importants pour la conservation, car les taxons peuvent être conservés à tous les niveaux du paysage, sinon au niveau local. (Dangerfield et al.2003).

Relation avec d’autres disciplines

L’écologie du paysage a des liens importants avec des disciplines axées sur les applications telles que l’agriculture et la foresterie. En agriculture, l’écologie du paysage a introduit de nouvelles options pour le contrôle et la gestion des menaces environnementales induites par l’intensification des pratiques agricoles. L’agriculture a toujours eu un fort impact humain sur les écosystèmes (Ryszkowski 2002). En foresterie, les changements dans les besoins des consommateurs ont modifié la conservation et l’utilisation des paysages forestiers, passant de la structuration des peuplements de bois de feu et de bois à la commande de peuplements à travers les paysages pour améliorer l’esthétique, les habitats et la diversité biologique. La foresterie paysagère fournit des méthodes, des concepts et des procédures analytiques pour faire passer la gestion de la foresterie traditionnelle à la foresterie paysagère (Boyce 1995). L’écologie du paysage a été citée comme un contributeur majeur au développement de la biologie des pêches en tant que discipline scientifique biologique distincte (Magnuson 1991), et est fréquemment intégrée dans la conception des études pour la délimitation des zones humides en hydrologie (Attrill et Rundle 2002).

Voir également

Références

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Liens externes

Sociétés liées

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