Comprendre les liens complexes qui existent entre les espèces et leur environnement est un des enjeux clés pour la conservation du patrimoine naturel. La notion de l'habitat est particulièrement utile pour appréhender ces relations car elle intègre deux éléments centraux : l’espace géographique et les conditions de vie.
Pour répondre à cet enjeu, le Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN) a crée une base de données sur la relation entre les espèces et les habitats. Ces données, actualisées chaque année, sont accessibles librement et téléchargeables sur le site de l'Inventaire Nationale du Patrimoine Naturel (INPN).
(POTential Ecological SCOre) exploite cette base de données afin de déterminer la potentialité écologique pour chaque type d'habitats selon la typologie référentielle européenne des habitats : la typologie EUNIS (European Nature Information System). La potentialité écologique d’un habitat peut se définir comme la capacité d’accueillir et de maintenir une biodiversité équilibrée et adaptée à celui-ci (figure 1). Dans la base de données, cela se traduit par le nombre de relations qui existe entre un type d'habitat et les espèces qui peuvent y être présentes.
Potentialité écologique forte
Potentialité écologique faible
Figure 1 : Illustration de la différence de potentialité écologique entre deux habitats
La méthodologie du POTESCO est décrite en 4 parties présentées ci-dessous :
1) Construction de la base de données POTESCO
La base de données de l'INPN sur la relation entre les espèces et les habitats est décomposé en plusieurs fichiers, groupés dans 2 dossiers (figure 2) :
Figure 2 : Modèle général de la base de données sur la relation entre les espèces et les habitats (Source : INPN)
Les données d'HABREF sur la relation entre les espèces et les habitats contiennent plusieurs référentiels de classification d'habitats comme l'ancien référentiel hiérarchisé européen : CORINE Biotopes. Si l'échelle biogéographique de cette typologie s’étendait à toute l’Europe, elle ne concernait que les habitats terrestres. De plus, la mise en correspondance avec les couvertures végétales montrait des lacunes et des incohérences. Suite à ce constat, une seconde typologie de référentielle européenne des habitats a vu le jour : la typologie EUNIS, couvrant les habitats marins et terrestres.
La typologie EUNIS comporte 5 282 unités organisées selon une classification hiérarchique divisée en 10 grands types de milieux, dits de niveau 1. À titre d'exemple, le code A correspond aux habitats marins (figure 3). Les unités de niveau 1 constituent le niveau de description supérieur. Chaque unité de niveau 1 est composée d’un ensemble d’unités de niveau 2, elles-mêmes composées d’un ensemble d’unités de niveau 3, etc. La précision des définitions s’améliore lorsque l’on descend dans les niveaux inférieurs. C’est la raison pour laquelle on parle de classification hiérarchisée des habitats.
niveau 2 : A2 - Sédiment intertidal
niveau 4 : C1.26 - Communautés des plans d'eau mésotrophes à Sphaignes et Utricularia
niveau 5 : F2.233 - Fourrés à Juniperus hemisphaerica
niveau 3 : J4.2 - Réseaux routiers
Figure 3 : Classification hiérarchique divisée de la typologie EUNIS
Pour déterminer la potentialité écologique des habitats, il est nécessaire de sélectionner qu'un seul référentiel de classification des habitats et un seul niveau typologique dans celui-ci. Afin que POTESCO puisse être un indicateur utilisable à l'échelle nationale (voire européenne par extrapolation sur la présence des espèces), c'est la typologie EUNIS qui a été sélectionnée pour déterminer la potentialité écologique des habitats. Ainsi, seuls les liens espèces-habitats relevant de la typologie d'EUNIS ont été extraits d'HABREF (figure 4).
HABREF 7.0
Typologie EUNIS
TAXREF 16.0
10 036 espèces
20 321 liens espèce-habitat (typologie EUNIS)
Base de données
Calcul de la potentialité écologique pour chaque habitat
Figure 4 : Les 3 grandes étapes pour déterminer la potentialité écologiques des habitats
Le niveau 1 de la typologie EUNIS représente les grands types de milieux mais ne sont pas des «habitats» à proprement parler (figure 3). C'est généralement à partir du niveau 3 que les habitats sont considérés comme tels. Avec 284 types d'habitats différents, c'est également à partir de ce niveau de description que l'identification de ces habitats exige des compétences en botanique et en écologie. Ce qui limiterait de manière non négligeable le nombre d'utilisateurs. D'autant plus que la majorité des données d'habitats cartographiés en France et librement disponibles, sont détaillées avec une typologie EUNIS de niveau 2 maximum (exemple avec le programme CarHab). Avec 78 types d'habitats différents, c'est la typologie EUNIS de niveau 2 qui a été retenue pour déterminer la potentialité écologique de chaque type d'habitat. Ce degré de description des habitats représente le meilleur compromis entre la bonne représentativité écologique (précision des relations) des liens espèces-habitats et la facilité d'utilisation en n'exigeant que très peu de connaissances en botanique (figure 5).
Figure 4 : Relation entre la facilité d'utilisation et la représentativité écologique des liens espèces-habitats
Les habitats artificialisés et facilement identifiables ont fait l'objet d'une description du niveau 3 de la typologie EUNIS puisque le degré de précision de niveau 2 était insuffisant avec une mauvaise représentativité écologique. À titre d'exemple, le code I1 - "Cultures et jardins maraîchers" ne différencie pas les monocultures intensives et les cultures extensives, spécifiées à partir du niveau 3. Il existe pourtant une différence nettement significative entre ces deux types d'habitats en termes de potentialité écologique. Au total, la base de données POTESCO est composée de 110 types d'habitats différents, liés avec 10 036 espèces présentes en France métropolitaine (figure 5).
110 Habitats
de la typologie EUNIS (European Nature Information System)
10 036 espèces sur plus de 31 groupes taxonomiques différents
20 321 liens entre les espèces et les habitats
Figure 5 : Base de données POTESCO
La potentialité écologique d'un habitat va dépendre du nombre de liens avec les espèces. Plus un habitat possède une potentialité écologique élevée, plus il y a d'espèces qui peuvent dépendre de celui-ci (figure 6).
1 : Présence de l’espèce dans l’habitat. L'habitat lui est nécessaire pour la réalisation d’au moins une partie de son cycle de vie.
0 : Absence de l’espèce dans l’habitat ou celui-ci lui est non essentiel pour la réalisation d’au moins une partie de son cycle de vie.
Figure 6 : Illustration fictive de la base de données POTESCO
Un choix a été établi sur la pondération des liens. Tous les liens possèdent la même valeur, qu'importe l'espèce considérée et de son degré de spécialisation (euryèce, sélective, spécialiste, etc.). C'est-à-dire qu'un lien d'une espèce commune non menacée et/ou non protégée, possède la même valeur qu'un lien d'une espèce spécialiste d'un habitat ou encore d'une espèce menacée et protégée en France. Ce choix permet d'estimer la potentialité écologique d'un habitat par la seule variable de la richesse spécifique (une des composante de la biodiversité) et évite d'intégrer une vision anthropocentrée avec des variables subjectives, se traduisant par une plus forte considération pour certaines espèces par rapport à d'autres.
Pour chaque type d'habitat, un rapport du nombre de liens avec le nombre de liens total a été effectué. Ce rapport permet d'estimer la part contributrice potentielle d'un habitat dans la préservation de la biodiversité en France métropolitaine, c'est-à-dire la potentialité écologique (figure 6).
2) Calcul du score de la potentialité écologique : POTESCO
Le score de la potentialité écologique permet d'estimer la potentialité écologique globale d'une zone d'étude en fonction des types d'habitats présents, ainsi que de leurs surfaces.
La surface d'un habitat est une variable importante dans la préservation de la biodiversité. De manière générale, plus la surface d'un habitat naturel est grande, plus sa capacité d'accueil et de maintien de la biodiversité (potentialité écologique) est importante. Certaines espèces ont même besoin d'une surface minimale (domaine vitale) pour qu'elles soient présentes dans certains types d'habitats.
Similairement, la diversité des habitats en termes de composition ou de configuration contribue fortement à la préservation de la biodiversité. De nombreuses espèces possèdent des exigences écologiques qui nécessitent la présence d’une diversité d’habitats pour y vivre (zones de repos, d'alimentation, de reproduction, etc.). L'homogénéisation des habitats (composition et configuration) est un des facteurs expliquant l'érosion de la biodiversité (figure 7).
Figure 7 : Effet de la diversité des habitats (composition et configuration) sur la biodiversité
Le score de la potentialité écologique intègre deux composantes importantes dans la préservation de la biodiversité : la diversité des habitats et leurs proportions au sein de la zone d'étude (l'hétérogénéité de configuration spatiale n'est pas prise en compte). Il se calcule par la formule suivante :
=
n : nombre d’habitats présents dans la zone d’étude
h : habitat
p(h) : potentialité écologique de l'habitat
S(h) : surface de l'habitat (m²)
Stotal : surface totale de la zone d’étude (m²)
p(H) : potentialité écologique la plus élevée de la base de données POTESCO (pour obtenir un valeur comprise entre 0 et 1)
Configuration surfacique des habitats :
Comprise entre 0 et 1, cette première partie de la formule permet d'intégrer l'effet de la surface des habitats sur la préservation de la biodiversité. Plus grande est la proportion d'habitats naturels au sein de la zone d'étude, plus le score POTESCO va être élevé. À l'inverse, plus la proportion d'habitats artificialisés est importante, plus le score POTESCO va être faible.
Diversité des habitats :
Comprise entre 0 et 1, cette deuxième partie de la formule permet d'intégrer l'effet de la diversité des habitats sur la préservation de la biodiversité. Il s'agit tout simplement du nombre de liens espèces-habitats exprimé en % en fonction des habitats présents dans la zone d'étude. Plus la diversité d'habitats naturels est importante, plus le score POTESCO va être élevé.
Voici un exemple d'évolution du score de la potentialité écologique (POTESCO) d'une zone d'étude fictive de 10 000 m² comportant 5 types d'habitats différents, entre l'instant t et t+1 :
Instant t
= 23,9 %
-
E2 - Prairies mésiques : 6090 m²
-
G1 - Forêts de feuillus : 3400 m²
-
X25 - Jardin domestique des villages et des périphéries urbaines : 200 m²
-
J2.1 - Habitats résidentiels dispersés : 300 m²
-
J6.2 - Déchets ménagers : 10 m²
Instant t+1
= 14 %
-
E2 - Prairies mésiques : 2500 m²
-
G1 - Forêts de feuillus : 1000 m²
-
X25 - Jardin domestique des villages et des périphéries urbaines : 200 m²
-
J2.1 - Habitats résidentiels dispersés : 300 m²
-
J6.2 - Déchets ménagers : 50 m²
-
J1.4 - Sites industriels et commerciaux en activité des zones urbaines et périphériques : 700 m²
-
J5.3 - Eaux stagnantes très artificielles non salées : 150 m²
-
J3.2 - Sites d’extraction minière à ciel ouvert en activité, y compris les carrières : 5100 m²
Un site industriel et une carrière ont été aménagés au sein de la zone d'étude pour extraire et raffiner du minerai, détruisant une partie de la forêt de feuillus ainsi que de la prairie mésique. Ces aménagements ont divisé 1,7 fois la potentialité écologique de la zone d'étude, avec une évolution du POTESCO passant de 23,9% à 14%, soit une perte de 41,4% de la potentialité écologique. Ces aménagements ont généré des impacts négatifs non négligeables pour la biodiversité.
Le POTESCO est compris entre 0 et 100%. Cependant, il est pratiquement impossible d'atteindre le score maximal avec la formule utilisée car pour l'atteindre, il faudrait avoir une zone d'étude comprenant tous les types d'habitats avec une très grande proportion d'habitats naturels possédant les meilleures potentialités écologiques. Or certains types d'habitats s'inscrivent dans des zones bioclimatiques bien particulières et souvent assez éloignés géographiquement en France. Même si on considère la France métropolitaine comme zone d'étude comprenant tous les types d'habitats, les surfaces très artificialisées avec une potentialité écologique quasi nulle représentent une grande partie de notre territoire métropolitain (environ un tiers), faisant drastiquement diminuer le POTESCO.
3) Les autres variables complémentaires
POTESCO est un indicateur robuste et très intéressant mais doit être mis en perspective avec d'autres variables pour prendre tout son sens. Voici les autres variables à prendre absolument en considération :
1) La potentialité écologique cumulée (diversité des habitats) :
Bien qu'elle soit intégrée dans la formule du POTESCO (2ème partie de la formule), il est intéressant d'avoir le résultat de celle-ci isolé. La potentialité écologique cumulée correspond au nombre total de liens espèces-habitats potentiels de la zone d'étude, en fonction des habitats qui y sont présents. La potentialité écologique cumulée est également exprimé en pourcentage en faisant le rapport du nombre de liens totaux dans la base de données POTESCO, soit 20 321.
Potentialité écologique cumulée = et
2) Le taux d'artificialisation :
L'artificialisation des sols est par définition la transformation d'un sol à caractère agricole, naturel ou forestier par des actions d'aménagement, pouvant entraîner son imperméabilisation totale ou partielle. Mais la notion d'artificialisation (action de l'homme) ne fait pas consensus en écologie. Est-ce qu'un parc urbain ou une culture mono-intensive sont considérés comme des habitats artificialisés ou pas ? Le degré d'artificialisation n'est pas une notion simple à intégrer et chacun peut avoir une sensibilité différente. Pour prendre en compte le taux d'artificialisation, il a été décidé que les milieux très artificialisés concernent tous les habitats possédant le code J dans la typologie EUNIS. Le taux d'artificialisation représente la surface des milieux très artificialisées par rapport à la surface totale de la zone d'étude. Il est exprimé en pourcentage.
Taux d'artificialisation =
Plus le taux d'artificialisation est élevé, plus le POTESCO de la zone d'étude va diminuer.
4) Comment interpréter les résultats ?
POTESCO est un indicateur d’évaluation et de suivi permettant d’estimer la potentialité écologique d’une zone d’étude en France, qu’importe sa surface ou sa localisation géographique. L'objectif est de suivre la potentialité écologique d'une zone d'étude dans le temps, c'est-à-dire de quantifier les gains ou les pertes potentiels des projets d'aménagements (projet de renaturation, artificialisation, etc.) sur notre patrimoine naturel. Il faut donc comparer les scores de toutes les variables entre différents scénarios d'aménagement (construction ou renaturation) de la zone d'étude étudiée à l'instant t et l'instant t+1.
Les résultats sont représentés sous forme d'étiquette, affichant le POTESCO ainsi que toutes les autres variables complémentaires comme ci-dessous.
X %
Potentialité écologique cumulée
Taux d'artificialisation
Surface totale
(A) X liens espèce-habitat potentiels, soit X2 %
(B) H habitats naturels ou semi-naturels
(C) X m²de milieux très artificialisés, soit X2 %
X m²
Plus le POTESCO est élevé, plus la zone d'étude possède une potentialité écologique élevée et contribue à la préservation de la biodiversité. Pour des projets de construction, l'objectif est de diminuer le POTESCO le moins possible. Pour des projets de renaturation/désartificialisation, c'est le contraire. Il faut augmenter le POTESCO le plus possible.
Obtenir un POTESCO faible ne signifie en rien que la zone d'étude représente aucun intérêt pour la biodiversité ! Il faut s'intéresser aux raisons de ce faible score. Seulement 2 cas de figure existent :
-
Soit la zone d'étude comprend qu'une faible diversité d'habitats (A et B faibles). Dans ce cas là, il faut surtout s'intéresser au taux d'artificialisation de la zone d'étude (C) ! Une zone d'étude avec une faible diversité d'habitats mais ayant un taux d'artificialisation faible voire nulle, représente des habitats naturels à préserver et contribue à la préservation de la biodiversité. L'objectif est donc d'éviter de diminuer le POTESCO dans le temps avec des projets de construction.
-
Soit la zone d'étude comprend une grande diversité d'habitats (A et B élevés). Dans ce cas-là, soit la zone d'étude possède un taux d'artificialisation (C) élevé qui diminue fortement le score, soit la zone d'étude contient une grande proportions d'habitats naturels à faible potentialité écologique. L'objectif est donc d'améliorer le POTESCO en désartificialisant et/ou en recréant des habitats à fort potentialité écologique.
Pour comparer les POTESCO d'une zone d'étude dans le temps, il faut réaliser le taux de variation entre les différentes valeurs, exprimé en % .
Le taux de variation se calcule par la formule suivante :
Exemple ci-dessous :
Vi : valeur initiale
Vf : valeur finale
Instant t
= 23,9 %
-
E2 - Prairies mésiques : 6090 m²
-
G1 - Forêts de feuillus : 3400 m²
-
X25 - Jardin domestique des villages et des périphéries urbaines : 200 m²
-
J2.1 - Habitats résidentiels dispersés : 300 m²
-
J6.2 - Déchets ménagers : 10 m²
Instant t+1
= 14 %
-
E2 - Prairies mésiques : 2500 m²
-
G1 - Forêts de feuillus : 1000 m²
-
X25 - Jardin domestique des villages et des périphéries urbaines : 200 m²
-
J2.1 - Habitats résidentiels dispersés : 300 m²
-
J6.2 - Déchets ménagers : 50 m²
-
J1.4 - Sites industriels et commerciaux en activité des zones urbaines et périphériques : 700 m²
-
J5.3 - Eaux stagnantes très artificielles non salées : 150 m²
-
J3.2 - Sites d’extraction minière à ciel ouvert en activité, y compris les carrières : 5100 m²
Un site industriel et une carrière ont été aménagés au sein de la zone d'étude pour extraire et raffiner du minerai, détruisant une partie de la forêt de feuillus ainsi que de la prairie mésique. Ces aménagements ont divisé 1,7 fois (23,9/14) la potentialité écologique de la zone d'étude, soit une perte de 41,4% [(14-23,9)/23,9]*100) de la potentialité écologique initiale.
Comme toute base de données et indicateurs, POTESCO possède certaines limites. La plus importante concerne la non prise en compte des discontinuités écologiques et les pollutions. Une zone d'étude peut obtenir un POTESCO élevé alors que dans la réalité, celle-ci est polluée ou très perturbée (autoroute au milieu de la zone d'étude par exemple), se manifestant par une biodiversité beaucoup plus faible qu'estimé par POTESCO en termes de potentialité écologique. POTESCO reste un indicateur de potentialité écologique, ce qui diffère avec la qualité écologique, c'est-à-dire une qualité qu'on attribue à partir d'inventaires naturalistes à l'instant t, menés par des naturalistes ou des écologues.