Projet ANR-14-CE03-0007 – MARIS : Gestion et analyse de risque d’une plante invasive (Ulex europaeus (L.)): apports de la modélisation de la niche socio-écologique et de la dynamique de population de l’espèce le long d’un large gradient climatique.
Programme : Innovation technologique pour analyser, remédier ou réduire les risques environnementaux	 (DS0102)
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Madame Maya GONZALEZ (UMR ISPA)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public; New Zealand Forest Research Institute Limited; TPE; Laboratoire public
Montant : 486681.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : Gestion et analyse de risque d’une plante invasive (Ulex europaeus (L.))Apports de la modélisation de la niche socio-écologique et de la dynamique de population de l’espèce le long d’un large gradient climatique.
Production d'une analyse globale des risques liés à l'invasion biologique par une espèce végétale figurant parmi la liste des principales pestes végétales éditées par l'UICN.Cette analyse reposera sur les résultats issus de trois sous parties : étude écologique, étude sociologique et modélisation de la dynamique de population.L’étude approfondie de la niche écologique de l'espèce aura pour sous-objectif de mieux comprendre les conditions favorables à son installation et à sa persistance dans le milieu. L'étude de la niche écologique de l'espèce sera menée sur des individus provenant de zones où l'espèce est native mais également de zones où elle est invasive. Cela permettra d'appréhender un éventuel déplacement de niche de l'espèce. Un second sous-objectif sera de prédire ses possibilités d'expansion et pour ce faire, une étude de ses mécanismes de dispersion à longue distance sera également réalisée. L’étude sociologique  a pour sous-objectif l’analyse du traitement social de l’ajonc à travers l’articulation entre les dispositifs de gestion publics et les gestes techniques des praticiens.La démarche de modélisation a pour objectif de pouvoir prendre en compte des processus démographiques locaux, déjà identifiés comme primordiaux, dans une représentation de l’espace à échelle régionale. L'ensemble des résultats issus des deux approches ainsi que du processus de modélisation permettront de bâtir les échelles de cotation du risque ainsi que les différents scenarii de l'analyse globale des risques.L’analyse globale des risques a un triple objectif : i) synthétiser l'ensemble des informations disponibles nécessaires à la compréhension et à la gestion de ce processus d'invasion, ii) identifier les manques actuels et iii) proposer différents plans d'actions de maîtrise des risques à bâtir avec les gestionnaires de ces territoires envahis ou susceptibles de l'être. Ce plan de maîtrise des risques doit permettre une gestion sobre de cette invasion en accord avec les perceptions des acteurs du territoire concerné.
Méthodologies mises en oeuvreL’ étude de la niche écologique de l'espèce est réalisée via plusieurs approches: 1) une approche corrélative à l'échelle mondiale permettant de relier la présence de l'ajonc à des facteurs macroscopiques (ex : climat); 2) une approche expérimentale in situ basée sur une transplantation de plantules le long d'un gradient altitudinal dans un territoire natif et deux territoires envahis avec un suivi micro-météorologique; 3) une expérimentation ex situ permettant de tester l'effet de la température et de la sècheresse sur la croissance et la survie des plantules. Une étude des capacités de repousse après coupe est également réalisée en jardin expérimental sur des ajoncs de différentes régions. La dispersion longue distance des graines par trois vecteurs  est étudiée par des approches expérimentales et de modélisation. Les enquêtes sociologiques visant à caractériser de manière fine les usages et les perceptions de l'espèce modèle par les acteurs de plusieurs territoires de la zone d’origine et de la zone envahie seront réalisées. Ces enquêtes reposent sur des entretiens semi-directifs réalisés auprès de différents acteurs -publics et privés- présents dans les territoires étudiés.Un travail théorique de modélisation sera réalisé sur la remobilisation des concepts des « Species Distribution Models » mécanistes et de ceux des modèles à échelle locale de type Automates Cellulaires pour la spécification du modèle hybride. L’intégration dans le modèle des résultats des données socio-écologiques acquises sera ensuite réalisée. L’implémentation informatique du modèle et les analyses de sensibilité seront ensuite conduites. Ces analyses serviront de base de réflexion pour l’élaboration de l’analyse globale des risques.L’analyse des risques  débutera par la réalisation de la description du système et la cartographie des situations dangereuses. Elle sera finalisée  par l’élaboration des scénarios et le développement d’un prototype de plan d’action de maîtrise des risques.
Résumé de la soumission : Le projet MARIS a pour objectif principal de fournir un nouveau cadre pour la gestion des risques liés aux invasions biologiques dans une démarche durable. Les invasions biologiques et leurs conséquences sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes sont une des principales causes du changement global. La gestion d’une espèce invasive dépend à la fois des connaissances sur les caractéristiques écologiques de l’espèce cible et du contexte sociologique liés à sa perception ou permettant son installation, sa persistance, ainsi que la propagation de l’espèce via sa dispersion. Le projet MARIS est basé sur l’utilisation d’une espèce modèle, Ulex europaeus (L.), une espèce invasive à l’échelle mondiale hors de son aire native européenne. Nous étudierons cette espèce dans une large gamme de conditions écologiques et sociologiques à la fois en zones natives (Bretagne et Landes de Gascogne) et en zones envahies (La Réunion, La Nouvelle-Zélande, les îles Canaries). La partie écologique du projet sera centrée sur trois phases cibles pour le contrôle de la dynamique de population de l’espèce : régénération, persistance et dispersion. Les conditions pédo-climatiques favorables à un recrutement réussi de plantules de l’espèce ainsi que la persistance de l’espèce dans le milieu via la banque de graines et le rejet de souche, seront étudiés par une méta-analyse, ainsi qu’à l’aide d’expérimentations en phytotron et en jardin expérimental et d’études in situ. Les distances de dispersion de l’espèce par plusieurs vecteurs (machines, moutons et eau) seront également étudiées. La partie sociologique du projet se focalisera sur les analyses des perceptions et des usages de l’espèce et sur les interactions entre les différents types d’acteurs. La modélisation de la dynamique de population de l’espèce sera réalisée en développant un Modèle de Distribution d’Espèce (SDM) couplé à des modèles déjà existants simulant la dynamique de population de l’espèce à l’échelle d’un peuplement dans le but de pouvoir tenir compte de processus locaux à une échelle régionale. L’incertitude et la complexité des sorties du modèle à l’échelle locale seront confrontées au gain en précision du modèle hybride final. Les résultats des expérimentations de terrain et les usages sociaux de l’espèce seront inclus dans le modèle. Le cadre de l’analyse globale des risques sera utilisé pour croiser l’ensemble des résultats du projet. Les résultats obtenus par les expérimentations et les études de terrain en écologie et les connaissances des experts seront utilisés afin de déterminer les seuils biologiques. Le travail de terrain mené en sociologie permettra de prendre en compte la perception des différents acteurs (gestionnaires, usagers) afin de construire les échelles d’évaluation du risque ainsi que les plans de gestion du risque. Des données économiques sur le coût des programmes d’éradication d’Ulex europaeus, issues de la littérature, seront utilisées afin de proposer une gestion pragmatique et durable afin de contrôler l’expansion de l’espèce.
Résultats : La niche bioclimatique de l'espèce a été définie. La température du mois le plus sec est le facteur le plus limitant. La niche bioclimatique a pu évoluer dans certaines régions. L’expérimentation ex situ a mis en évidence des réponses différenciées à la température entre populations de zones d’origine et envahies. La capacité de repousse, dépend du degré de ramification basale des individus; des différences existent entre les régions mais pas entre les zones d’origine et envahies. L’étude de la dispersion longue distance des graines par les moutons a permis de démontrer le rôle de ce vecteur. 
L’étude du traitement social de l’ajonc  montre que dans les zones d’origine comme celles envahies, il existe des dispositifs de gestion publics de l’ajonc. La densité de ces dispositifs est toutefois très variable : extrêmement forte sur l’île de La Réunion, où l’ajonc est considéré comme une des principales espèces invasives, et très faible dans les Forêts de Landes où l’ajonc, bien que très présent, est contrôlé en routine dans la culture intensive.  L’appropriation et la mise en œuvre effective de ces dispositifs est également variable, selon la nature des zones occupée par l’ajonc et des acteurs de terrain chargé de la mise en œuvre technique des actions de gestion.
Une implémentation « pilote » du modèle de dynamique de population à l’échelle locale  a été réalisée afin d’évaluer la faisabilité d’un modèle général à l’échelle de l’île de la Réunion dans lequel seraient imbriqués des modèles locaux. L’intégration des résultats sur la dispersion longue distance est en cours. 
Une synthèse bibliographique sur le cycle de vie de l’Ajonc et les facteurs le limitant ou le favorisant a été réalisé. Ces connaissances ont été intégrées dans une Analyse Globale des Risques pour élaborer une cartographie des dangers, des situations dangereuses et des risques. Ce travail a permis de synthétiser les méthodes de luttes actuelles et de mettre en évidences les plus efficaces.
Perspectives : La niche climatique au stade plantule pourra être complétée par les résultats qui seront obtenus dans les expérimentations de transplantation. La dispersion par les véhicules sera également étudiée.
Les enquêtes sociologiques visant à caractériser de manière fine les usages et les perceptions de l'espèce modèle par les acteurs de plusieurs territoires de la zone d’origine et de la zone envahie seront complétées. 
La tâche modélisation sera centrée sur la fin du travail de spécification du modèle hybride et sur l’intégration dans le modèle des résultats des données socio-écologiques. L’implémentation informatique du modèle et les analyses de sensibilité seront conduites.
L'analyse globale des risques sera finalisée par l’élaboration des scénarios et le développement d’un prototype de plan d’action de maîtrise des risques.
L'analyse des perceptions du risque sera réalisée en se basant sur les résultats de l'analyse sociologique réalisée .
Publications et brevets : Atlan A., Udo, N. Hornoy, B. & Darrot, C. 2015. Evolution of the uses of gorse in native and invaded regions: what are the impacts on its dynamics and management? La Terre et la Vie-Journal d'Ecologie: 70(sup 12). 
Gonzalez M., Connen de Kerillis T., Christina M., Brédoire F., Gire C., Niollet S., Callède L., Dartiail F., Delmotte S. & Bakker M.R. Long distance dispersal of an invasive species by a transhumance sheep herd. August 2016, ECOSUMMIT, Montpellier. (Communication orale)
Udo N., Tarayre T. and Atlan A. 2016. Germination patterns of Ulex europaeus: Comparison between a native and an introduced region. Journal of Plant Ecology.
Van Tilbeurgh V., Udo N., et al. Comment gérer l’ajonc d’Europe sur l’île de La Réunion : l’enrôlement des acteurs dans les dispositifs de gestion. Soumission le 10 juillet à l’atelier de recherche « Aborder les problèmes d’environnement comme des situations de gestion ? ». Décembre 2016, Strasbourg
Udo N., Darrot C., Atlan A. Espèce invasive : un statut public inscrit dans la succession des lectures du monde. Le cas de l’ajonc d’Europe sur l’île de La Réunion. Soumission le 22/05/16 au colloque GdR Invasions Biologiques, Octobre 2016, Marseille
Van Tilbeurgh V., Udo N, Boudes P., Darrot C., Atlan A. Espèces invasives : entre dispositifs publics de gestion environnementale et gestes techniques. Soumission le 30/05/2016 au colloque GdR Invasions Biologiques, Octobre 2016, Marseille
Darrot, C., Boudes, P., Nouvelles perspectives sociologiques sur les biens publics environnemenaux : quelle application aux invasions biologiques . Soumission le 30/5/2016 au GDR « Invasion biologiques », octobre 2016, Marseille