L’IMEP - PRESENTATION GENERALE

’Institut Méditerranéen d’Ecologie et Paléoécologie est reconnu comme unité CNRS (UMR CNRS 6116) depuis 17 années. Il fut fondé en 1985 par les professeurs PONS et QUEZEL, alors responsables d’une UA et d’un GRECO. La mission scientifique initiale de cette unité était d’élargir le champ des connaissances sur la Flore et la Végétation des territoires péri-méditerranéens.

Les paléoécologues, à partir de l’analyse pollinique, reconstituaient les grands types de végétation des derniers millénaires, et en s’appuyant sur l’épaisseur et la densité des cernes de différentes essences forestières, pouvaient préciser les variations climatiques des derniers siècles. Dans le même temps, les phytoécologues actualistes complétaient la connaissance des groupements végétaux méditerranéens – composition floristique, dynamique successionnelle, affinités biogéographiques. Ces trajectoires de recherche ont permis, à la fin des années 80, d’apporter un important panorama spatio-temporel (sans doute unique) de la végétation du bassin méditerranéen.

L’évolution considérable des disciplines écologiques au cours des dernières décennies, le renouvellement important et l’élargissement des équipes de l’IMEP à des chercheurs aux compétences diversifiées, ont cependant amené l’unité à une mutation progressive mais importante au cours des années 90, dans ses motivations scientifiques et ses objectifs de recherche.

L’approche « Ecologie du Paysage » a été introduite à l’IMEP au début des années 90. Par le biais de deux thèses qui ont engendré d’autres travaux, elle a considérablement modifié les approches dans l’étude de la végétation méditerranéenne sur des territoires où l’impact de l’Homme est depuis des millénaires omniprésent.

Le paysage, objet et cadre de la recherche, est perçu comme un niveau d'organisation des systèmes écologiques ayant pour caractéristiques : l'hétérogénéité, l'importance des actions humaines et la détermination spatiale (Burel & Baudry, 1999). Il ressort de cette définition que la transition qui apparaît entre l'écologie des écosystèmes et l'écologie du paysage résulte principalement d'échelles d'analyse différentes. Ainsi, l'hétérogénéité qui est passée du statut de caractéristique gênante au statut de caractéristique fonctionnelle et pertinente, se retrouve à tous les niveaux de l'organisation biologique ou spatiale (Pickett & Cadenasso, 1995).

En écologie, l'essentiel des travaux de recherche porte sur le partage des ressources et l'occupation des niches par les organismes, ce qui revient à analyser la distribution des espèces et plus particulièrement à cerner les changements dans la structuration des populations. Or, les niches et les habitats sont pour une large part structurés par l'action de l'homme, d'une manière directe dans le cas d'une intensification de l'utilisation du sol, ou indirectement à travers des phases de déprise récentes ou historiques. Il en découle que les populations animales et végétales, pour se maintenir, doivent s'adapter à cette dynamique du paysage d'origine anthropique. Cette dernière doit alors être analysée de façon à interpréter les phénomènes de dynamique des populations (Gustafson, 1998).

Il convient de prêter attention aux processus conduisant à la structuration de la biodiversité en considérant différents niveaux (Richie & Olff, 1999) :

- A un niveau fin et en terme de niche, l'influence des changements dans l'organisation du paysage sur la dynamique des populations peut se traduire par des changements dans les stratégies adaptatives des individus en réponse à des modifications plus ou moins importantes de leurs biotopes. Cette réaction que l'on peut qualifier "d'homéostasie adaptative in-situ", va contribuer de manière importante à une structuration de la biodiversité dans les situations d'isolat, où la population locale est déconnectée des processus d'échanges de type métapopulation (Hanski, 1998).

- A un niveau grossier et en terme d'habitat, la tendance majoritaire de la dynamique du paysage est la fragmentation, par constitution d'îlots forestiers en milieux agricoles, ou de tâches ouvertes dans des matrices forestières. L'organisation en corridors (physiques ou biologiques) va permettre une homéostasie de la biodiversité au niveau du paysage, selon des modalités se rapprochant par exemple du modèle "puits-source". Les extinctions locales pouvant être compensées par des processus de recolonisation depuis des refuges fonctionnellement connectés. Ce n'est qu'à partir d'un couplage entre l'analyse spatiale et l'étude des flux biologiques que les modalités d'échanges inter-tâches pourront être mises en évidence, et que l'on pourra évaluer si les populations locales s'organisent selon un schéma de type métapopulation et quelles sont les échelles spatiales et temporelles limites, c'est-à-dire les distances maximales à la fois dans l'espace et dans le temps pour lesquelles les flux biologiques vont pouvoir se maintenir.

Structuration de la Biodiversité

Figure 1 : Interactions hiérarchiques dans la structuration de la biodiversité

Il s'avère alors que l'intégration de la structure spatiale et de ses changements dans le temps constitue un élément incontournable pour la compréhension des processus écologiques (Forman, 1995). En donnant un formalisme spatial à toutes les investigations et en s'appuyant sur les changements d'échelles lors du traitement et de l'interprétation des résultats, l'écologie du paysage apparaît comme un cadre conceptuel et méthodologique privilégié pour établir une hiérarchie parmi les facteurs structurant les écosystèmes et pour évaluer leur impact par rapport aux différentes stratégies biologiques.

La démarche paléoécologique a vécu aussi une évolution importante. Dès les années 80, avec l’apport des investigations numériques le groupe s'est fortement investi dans la paléoclimatologie (tant pour les échelles temporelles récentes : dendrochronologie, que pour les plus longues durées: palynologie, paléoentomologie) et s'est ainsi trouvé impliqué dans les programmes pluridisciplinaires européens explorant les "changements globaux", d'autant que la découverte en Velau d'une séquence rare lacustre continentale couvrant les derniers cycles climatiques apparaît un outil unique de comparaison avec les longues séries marines et de glace. L’accumulation de données palynologiques qui a caractérisé l'équipe lui a valu en 1989 d'être cooptée pour piloter la création de l'"European Pollen Database" (EPD) ce qui a valu à l'IMEP d'être une plaque tournante internationale pour cette discipline. Grâce à l'EPD, la spatialisation de la dynamique postglaciaire des taxons forestiers à l'échelle continentale a ouvert la voie à une active collaboration avec les généticiens phylogéographes et l'effort aujourd'hui consiste à relier les changements de distribution des taxons avec leurs forçages climatiques et leurs conséquences évolutives (et à en tirer des conclusions prospectives). Mais, il ne faut pas perdre de vue que le plus puissant moteur des changements des écosystèmes est, depuis quelques millénaires, l'action de l'homme. Dans ce domaine les principes même de l'écologie du paysage rejoignent l'approche paléoécologique et un des axes nouveaux développés récemment à l'IMEP est la tentative pour rapprocher le pas de temps de l'écologie et celui de la paléoécologie par des études rétrospectives en haute résolution (et par un effort de calibrations dans l'actuel des signaux des anthroposystèmes), ce qui a justifié une forte implication des paléoécologues dans le PEVS du CNRS.

L’approche « Ecologie fonctionnelle » a pris toute son ampleur au cours de la dernière décennie. Si de manière générale, le flux d’énergie impose des cycles de matière dans le système écologique, on constate, au niveau des écosystèmes méditerranéens continentaux, de fortes différences dans les cycles de matière selon la nature des groupements végétaux et l’impact de l’homme.

La biodégradation et le suivi des cycles de quelques bioéléments dans les systèmes sclérophylles ont été parmi les thématiques importantes de la décennie écoulée. La sclérophyllie et les contraintes environnementales liées au stress hydrique conditionnent fortement ces processus fonctionnels. Il était donc logique de suivre quelques processus clés du sytème :

·ceux induits par la microfaune du sol (microarthropodes) dans la dégradation des litières qui se décomposent mal dans les formations ligneuses méditerranéennes basses et hautes.

·ceux induits par la microflore, en particulier les phénomènes de dégradation enzymatiques des principales molécules intervenant dans la structure et la physiologie de la feuille de Chêne vert : polysaccharides complexes, lignine et tanins.

·ceux induits par les flux de bioéléments dans les systèmes Sol-Plante-Litière, dans des formations arbustives et arborescentes sclérophylles, montrant la spécificité de l’économie des nutriments en fonction du groupement végétal et des espèces ligneuses dominantes.

·ceux liés à la production de molécules organiques par les végétaux, métabolites secondaires aux rôles multiples à différents niveaux du système, dont on apprécie plus amplement l'importance aujourd'hui.

Sous l’influence de jeunes chercheurs, ces thématiques ont évolué vers l’analyse du rôle des flux chimiques dans les écosystèmes méditerranéens continentaux à dominante de sclérophylles (flux de bioéléments, flux de métabolites secondaires produits par les végétaux naturellement ou sous l’effet de stress divers) et rôle de ces molécules dans la dynamique des populations et des écosystèmes.

L’action de l’homme dans l’étude des écosystèmes méditerranéens continentaux a toujours été prise en compte, depuis l'existence de l'IMEP, pour mieux comprendre leur histoire comme leur état actuel. Dans l’esprit des chercheurs de l’unité, il s’agissait d’un paramètre fort permanent, dont l’impact diffus, sous jacent, était lié aux paramètres climatiques ou édaphiques.

Bien que cette vision subsiste encore dans certaines approches, la dernière décennie a introduit la notion de perturbation considérée comme un incident précis dont on peut évaluer les conséquences par des dysfonctionnements importants sur des périodes plus ou moins courtes, entraînant des modifications importantes des structures de végétation et des relations dans les processus fonctionnels de ces écosystèmes (impacts sur la composition floristique et la biodiversité, sur les paysages, sur les cycles biogéochimiques et la production de matière…). C’est pourquoi la perturbation a de plus en plus été abordée comme une voie d’investigation, parmi d’autres, de l'étude des systèmes écologiques. Cette prise en compte à la fois au niveau général et de manière ponctuelle dans des systèmes précis, permet d'évaluer toute la dimension du paramètre humain dans les systèmes méditerranéens où les "processus réactionnels" restent les seuls phénomènes réellement naturels ce qui justifie d'autant plus l'intérêt de leur étude.