Espoirs et limites de l'ingénierie écologique

Thierry Dutoit

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Thierry Dutoit. Espoirs et limites de l'ingénierie écologique. Le Courrier de la Nature, 2012, 270, pp.22-29. hal-01327144

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# Espoirs et limites de l'ingénierie écologique

Thierry DUTOIT*

*UMR CNRS-IRD IMBE, université d'Avignon et des Pays de Vaucluse, IUT, Site Agroparc BP 61207, 84 911 Avignon Cedex 09

Les 2 et 3 juin 2012, le CNRS consacrait pour la première fois des journées nationales à l'ingénierie écologique. En effet, depuis quelques années fleurissent un peu partout en France des éco-aménagements, éco-habitats et autres écotechnologies qui se veulent être des applications directes de l'écologie à la gestion durable de notre environnement. Cette nouvelle ingénierie correspond-elle alors à un réel tournant dans nos relations avec la nature ou s'agit-il juste d'une volonté passagère de conquérir de nouvelles parts de marchés de cette nouvelle économie verte ?

## Qu'est-ce que l'ingénierie écologique ?

Comme tous cadres disciplinaires nouveaux en lien avec la science écologique, l'ingénierie écologique ne fait pas actuellement l'objet d'une mais de plusieurs définitions selon ses concepteurs ou les publics visés. La plus récente et synthétique auquel nous ferons référence ici demeure celle d'un groupe de travail mis en place depuis 2011 par le ministère de l'Ecologie, du Développement durable et de l'Energie (MEDDE) qui propose que « l'ingénierie écologique désigne les concepts et les savoir-faire mobilisables pour la gestion adaptative de milieux et de ressources, la conception, la réalisation et le suivi d'aménagements ou d'équipements inspirés de, ou basés sur les mécanismes qui gouvernent les systèmes écologiques. C'est une ingénierie centrée sur le vivant envisagé comme moyen ou comme objectif de l'action ». Concrètement, l'ingénierie écologique comprendrait donc au final :

- des actions de restauration écologique des écosystèmes (restauration des habitats voire d'écosystèmes dégradés, réintroduction ou renforcement de populations de certaines espèces, etc.);

- l'optimisation de services écologiques pour la dépollution (phytoremédiation, etc.) ou la lutte biologique (haies, bandes herbeuses, etc.);

- ou encore la création de nouveaux écosystèmes durables pour l'homme et la

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Photo Claude Grison/CNRS-CEFE, Montpellier</figcaption></figure>

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Photo Claude Grison/CNRS-CEFE, Montpellier</figcaption></figure>

En haut, expériences de revégétalisation au pied de la mine des Avinières (30) à l'aide des deux plantes locales hyper accumulatrices de zinc, Nocceae caerulescens et Anthyllis vulneraria.

Les mots écrits en vert dans le texte renvoient au lexique page 50.

A gauche, Grevillea gillivrayi, plante néo-calédonienne utilisée pour la restauration d'un site minier en Nouvelle-Calédonie.

biosphère (toits écosystémisés, mésocosmes pour la dépollution, etc.).

Deux critiques majeures ont cependant déjà été adressées aux définitions de l'ingénierie écologique. D'une part, ces deux termes ne couvriraient finalement que l'ensemble des applications de l'écologie scientifique à la gestion de notre environnement et ne constitueraient donc en soi aucun apport nouveau autre que sémantique. D'autre part, la juxtaposition des termes « ingénierie » et « écologie » pourrait constituer un bel oxymore. En effet, l'ingénierie, c'est notamment être capable de prévoir et anticiper alors qu'il est aujourd'hui bien évidemment très difficile de modéliser, pour toute opération axée sur les organismes biologiques, l'ensemble des modifications que cela entraîne dans les interactions entre les êtres vivants et leurs habitats, quel que soit le niveau d'organisation des systèmes biologiques concernés !

Ainsi, si certains pensent en termes de perspectives que, dans un futur proche, l'ingénierie écologique doive devenir à l'écologie ce que la médecine est à la biologie

humaine, d'autres, au contraire, n'y voient qu'une simplification des applications de l'écologie générale (biologie de la conservation, aménagement du territoire, etc.). Pour ces derniers, l'ingénierie écologique ne constituerait alors que l'instrument « thérapeutique » (optimisation ou réparation de services écosystémiques) de la marchandisation de la biodiversité et de ses seules fonctions valorisables par et pour l'Homme.

Si aucun consensus n'existe actuellement sur la définition et les objectifs de l'ingénierie écologique, il en va de même sur ses modes d'action². Définie pour la première fois par l'écologue américain Howard T. Odum en 1963 comme « la manipulation de l'environnement par l'Homme, qui, en utilisant de petites quantités d'énergie supplémentaire, contrôle des systèmes dans lesquels le principal levier vient de sources naturelles », l'ingénierie écologique englobe cependant aujourd'hui dans son acceptation usuelle des opérations de restauration dites « écologiques » à base d'ingénierie civile classique faisant alors appel à des engins de travaux publics dont la
<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Photo Cécile Sulmon/UMR CNRS Ecobio, université de Rennes</figcaption></figure>

Bandes herbeuses en bordure de parcelles agricoles pour tester leurs rôles biologiques sur la dynamique des pesticides et des nitrates.

consommation d'énergies non renouvelables (pétrole) et l'impact environnemental (émissions de CO₂ et autres polluants divers) n'ont rien à voir avec l'esprit initial des scientifiques ayant conceptualisé ce nouveau cadre disciplinaire dans le champ des applications de l'écologie.

Nous allons donner ici quelques exemples des applications de l'ingénierie écologique à l'échelle locale visant la conservation d'habitats menacés et leur biodiversité.

Réhabilitation des Coussouls de Crau

C'est notamment le cas depuis 2009 de deux opérations de restauration écologique dans la plaine de Crau (Bouches-du-Rhône), l'une réalisée dans le contexte de la mise en place de la compensation écologique par l'offre (réhabilitation en parcours pastoral de l'ancien verger dit de Cossure sur 35 ha – Le Courrier de la Nature, n° 245 p. 11 et n° 252 p. 10), et l'autre consistant en la réhabilitation écologique du chantier de dépollution suite à la rupture d'un oléoduc ayant conduit à la destruction de 5,43 ha de la végétation de type pseudo-steppique au cœur de la Réserve naturelle nationale des Coussouls de Crau (Le Courrier de la Nature, n° 246 p. 6, 255 p. 6 et n° 263 p. 7). Dans les deux cas, ce sont des opérations lourdes d'ingénierie civile qui ont été mises en place, visant notamment à utiliser du sol pour le transférer d'un site donneur au site dégradé en le prélevant notamment là où sa destruction est également programmée (par exemple lors d'une extension de carrière). Si, après trois années, les résultats en matière de restauration de la composition et de la richesse spécifique de la végétation peuvent être considérés comme très satisfaisants, il n'en va cependant pas de même pour la restauration de la structuration spatiale de la communauté végétale et de sa dynamique temporelle qui mettront encore

Photo Solène Masson/UMR CNRS-IRD IMBE, université d'Avignon

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Photo Renaud Jaunatre/UMR CNRS-IRD IMBE, université d'Avignon</figcaption></figure>

En haut, « greffe » de plaques de sol – et de sa végétation steppique associée – dans la plaine de Crau en vue de restaurer d'anciens carreaux de mines tout en permettant la régénération de la steppe là où les plaques ont été prélevées.

vraisemblablement entre plusieurs dizaines et centaines d'années à se régénérer ! Sans oublier que ces résultats n'ont pu être obtenus qu'à partir de la destruction d'un écosystème initialement en bon état. On voit bien ici les limites en termes de coûts environnementaux (consommation de ressources non renouvelables) d'une ingénierie civile même « écologisée » par rapport à ses objectifs (restauration d'une certaine biodiversité) ou ses moyens d'actions (limitation du nombre de passages d'engins de travaux publics, adaptation des engins à certains objectifs de l'opération, etc.).

Adaptabilité des systèmes biologiques pilotés

A l'image du fonctionnement des écosystèmes naturels, toutes opérations dites « d'ingénierie écologique » sensu stricto doivent donc veiller non seulement à promouvoir les capacités d'auto-organisation des écosystèmes, mais aussi leurs capacités d'adaptabilité. Le pilotage des systèmes biologiques peut alors être basé par exemple sur la manipulation d'espèces (réintroduction, renforcement de populations) encore appelées « Ingénieurs des écosystèmes » de par les rôles majeurs qu'elles peuvent exercer sur le fonctionnement des écosystèmes quelquefois sans commune

mesure avec la biomasse qu'elles y représentent. L'objectif de ces opérations est d'assurer la durabilité des systèmes biologiques pilotés tout en leur conférant une gamme d'adaptabilité permettant leur évolution autonome dans un environnement changeant même si les scénarios futurs liés à ces changements (climatiques et/ou d'usage) ne sont pas particulièrement bien identifiés...

C'est notamment dans cette direction que se tournent les recherches expérimentales associées aux deux exemples cités plus haut pour la restauration de la pseudo-steppe de Crau. Dans l'impossibilité de voir se multiplier des opérations de « destruction-restauration » pour un coût environnemental non durable, de réelles techniques d'ingénierie écologique sont alors testées via la transplantation de greffes d'écosystèmes – plaques ou carpettes de petite taille de la végétation steppique et de son sol prélevées sur 15 cm de profondeur seulement. Ces techniques permettent la régénération de la ressource là ou elle a été prélevée, mais également son extension par des effets de lisières à partir des plaques déposées.

Une connaissance du fonctionnement de cet écosystème acquise après plus de dix années de recherches fondamentales sur sa végétation et son entomofaune⁵ a également permis d'émettre l'hypothèse que les espèces

A gauche, reconstitution du sol après transfert pour restaurer la végétation pseudo-steppique de la plaine de Crau dans le cadre de la réhabilitation du chantier de dépollution d'une fuite d'hydrocarbures.
INGENIERIE ECOLOGIQUE

de fourmis moissonneuses qui s'y trouvent en grande quantité (un nid tous les 100 m²) pourraient jouer le rôle d'ingénieurs de l'écosystème. Des reines fondatrices ont donc été réimplantées en périphérie des sites dégradés afin qu'elles rétablissent le flux de graines d'espèces caractéristiques de la pseudo-steppe. Il est attendu que les graines stockées aux bords de leur piste ou refusées dans les dépotoirs à l'entrée de leur nid accélèrent la résilience de la végétation non seulement en termes de composition mais également en termes de structure par rapport aux rôles que les fourmis semblent jouer dans la redistribution des graines d'une végétation composée à plus de 50 % d'espèces annuelles. Il faudra bien évidemment attendre quelques années (5 à 10 ans) avant de pouvoir mesurer des résultats tangibles, mais un premier pas a été franchi car cette transplantation artificielle montre après une année des taux de réussite 500 fois supérieurs à l'implantation naturelle en raison du fort taux de prédation au sol que subissent les reines fécondées lors d'une implantation naturelle et de la création d'un habitat favorable au cours de leur implantation artificielle.

Les limites de l'ingénierie écologique

Ce type d'ingénierie écologique présente cependant les mêmes limites que celles inhérentes à toute manipulation du vivant. Considérée par certains comme

un prolongement des biotechnologies, elle présenterait également des risques environnementaux, car même la manipulation des niveaux supérieurs d'organisation du vivant (paysages, écosystèmes, communautés, populations) ne serait pas exempte d'effets secondaires potentiellement néfastes⁴. On peut notamment penser aux conséquences d'une mauvaise maîtrise de l'utilisation d'espèces pour certaines de leurs fonctions (épuratrices, fixatrices, etc.) sur la biodiversité si celles-ci s'avéraient avoir des capacités invasives. Comme le disait justement un participant à une sortie de démonstration en ingénierie écologique : « Ce n'est pas parce que c'est écologique que c'est sans danger... ».

A titre d'exemple, historiquement, les plus belles réussites de l'ingénierie écologique concernent l'optimisation de services écologiques rendus par la biodiversité comme la lutte contre l'érosion des sols en montagne et en bordure de cours d'eaux, ou encore l'utilisation des végétaux pour la phyto-épuration des effluents domestiques grâce aux techniques de lagunage. Sans oublier des techniques agricoles traditionnelles qui de la parcelle (rotations, bandes-herbeuses, cultures mixtes, cultures dérobées, engrais verts, etc.) au paysage (bocages, agroforesterie, etc.) ont permis, au moins jusqu'au milieu du xxᵉ siècle en France, une relative utilisation durable de la biodiversité par les agriculteurs. Aujourd'hui, on assiste d'ailleurs via l'agro-écologie à une

Photo Renaud Jaunatre/UMR CNRS-IRD IMBE, université d'Avignon

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Fourmi
moissonneuse
(Messor barbata)
utilisée dans
le cadre de la
restauration
écologique
d'un chantier
de dépollution
d'une fuite
d'hydrocarbures
dans la plaine de
Crau.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

Photo Freddy Rey/IRSTEA, Grenoble

redécouverte de ces pratiques empiriques dont il faut cependant réapprendre les techniques là où elles n'ont pas encore été oubliées comme dans le sud-est asiatique, en Afrique ou en Amérique du Sud...

La mise en place de certaines de ces techniques peut néanmoins poser des problèmes quand l'origine des variétés utilisées n'est pas contrôlée, comme l'utilisation de coccinelles chinoises en lutte biologique dans les serres et tunnels maraîchers. Dans d'autres cas, des matériaux employés peuvent présenter un coût environnemental fort dû aux moyens de transport (géotextiles en fibres de cocos en provenance d'Inde...). Le choix des espèces exotiques est dicté quelquefois par de bonnes performances par rapport au service recherché. On pourrait ainsi citer le cas du robinier faux-acacia (Robinia pseudoacacia) qui, certes, présente les meilleures capacités pour fixer les sols, mais qui est également considéré comme une espèce invasive. Historiquement, réalisée au cours du xIXᵉ siècle, la politique de Restauration des terrains en montagne (RTM) ou de lutte contre les inondations et incursions marines en plaine nous a également légué des écosystèmes dominés par des pins sélectionnés alors pour leur facilité de production en pépinière et leur fonctionnalité vis-à-vis du maintien des sols. Ils peuvent s'installer sur des sols fortement dégradés car ils occupent un stade pionnier des successions forestières dans les écosystèmes des zones tempérées ou subtropicales. Il aura fallu attendre au moins une centaine d'années, à l'exception du département des Landes où les pins sont exploités intensivement, pour pouvoir évaluer les bénéfices en termes de restauration

des successions forestières, de naturalité et de biodiversité⁶, alors qu'aujourd'hui sont testées de nouvelles méthodes de plantations alliant diversité et fonctionnalité notamment vis-à-vis de la lutte contre les incendies.

L'ingénierie écologique ne pourra également résoudre durablement les conséquences d'aménagements conçus avec des techniques et sur des modèles économiques non durables. A l'image de la séquence « éviter, réduire, compenser » de la mise en place des études d'impact, l'une des premières réflexions qui doit accompagner un projet incluant de l'ingénierie écologique est celle relative à sa durabilité économique à l'échelle planétaire si elle avait vocation à se multiplier et à son acceptation sociale locale, tous deux garants

Ouvrage de génie
biologique pour lutter
contre l'érosion en
ravines dans les
terrains marneux
des Alpes du Sud.

Plantation de chênes
méditerranéens avec
accompagnement
de pin d'Alep
pour piloter
des trajectoires
dynamiques
forestières
méditerranéennes
dans un but de
restauration.

Photo Christian Ripert/IRSTEA, Aix-en-Provence

<figure><img src="image_9.png" /></figure>
<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Photo Philippe Morand/UMR CNRS Ecobio, université de Rennes 1</figcaption></figure>

de sa pérennité sur le long terme. On ne peut
ainsi remédier avec de l'ingénierie écologique
à l'impact global de grands aménagements
dont on sait pertinemment qu'ils ne sont ni
durables au niveau environnemental ou même
au niveau économique à l'échelle planétaire
(infrastructures de transports autoroutiers,
concentrations industrielles et urbaines,
centrales énergétiques basées sur l'extraction
de ressources non renouvelables, plantations
monospécifiques à vaste échelle de palmiers
à huile en zone tropicale après défriche de
forêts vierges ombrophiles, etc.). Sous couvert
d'ingénierie écologique, sont actuellement
proposés une myriade de projets dont la
composante écologique peut se résumer à la
couleur verte abondamment employée dans les
prospectus publicitaires.

Ainsi, les toits ou murs végétalisés avec des
espèces exotiques font appel à une irrigation
régulière, les piscines dites « écologiques » sont
basées sur la phyto-épuration mais imposent le
maintien d'une alimentation en eau en période
estivale dans des régions ou les mares naturelles
qu'elles sont censées imiter sont temporaires.
Mais aussi, les véhicules à moteur fonctionnant
aux énergies renouvelables dont la source de
production électrique provient cependant de
l'exploitation de ressources non renouvelables
(pétrole, nucléaire, terres rares pour les

batteries, etc.) ou de la surexploitation de la
biomasse (éthanol). Ce sont tous des projets
qui ne prennent pas en compte suffisamment
la composante durabilité. Combien de planètes
nous faudrait-il pour que chaque habitant
de la Terre possède sa propre piscine même
écologique ou si chaque terrien avait son
propre véhicule même électrique ! A ces projets
doivent bien évidemment s'ajouter en amont des
réflexions sur la limitation et la collectivisation
de nos transports ou de nos activités récréatives.
En ville, les murs et toits sur lesquels est réalisée
une véritable culture intensive de fougères ou
d'orpins doivent être remplacés par des toits
« écosystémisés » basés sur le biomimétisme
d'écosystèmes proches (stades pionniers des
pelouses sèches) et dont la pérennité serait
assurée par la constitution d'un substrat
oligotrophe et l'utilisation d'espèces locales
adaptées aux fortes variations climatiques
inhérentes à ce type d'habitat (utilisation de
plus d'espèces annuelles notamment).

Les dernières limites à la diffusion de l'in-
génierie écologique dans nos sociétés actuelles
sont aussi le produit des choix antérieurs qui
ont notamment maximisé depuis le début du
xxᵉ siècle le développement de l'ingénierie civile
basée sur la consommation intensive d'énergie
et de ressources non renouvelables, et une
prise en compte relativement récente de leurs

Conception et test
d'un prototype
d'ingénierie
écologique
intégrant porcherie,
recyclage de l'eau
et valorisation
des nutriments de
l'effluent.

impacts environnementaux. Ainsi, le savoir-
faire opérationnel de l'ingénierie écologique
reste encore relativement fragmentaire et sans
commune mesure avec celui de l'ingénierie
civile classique. Cette situation est à mettre en
lien avec la faiblesse passée des investissements
pour la recherche dans ce domaine, que ce
soit à l'initiative des grands organismes de
recherche ou des ministères (écologie, industrie,
agriculture, transports, etc.).

Ces vingt dernières années, on peut
cependant signaler le programme « Recréer la
Nature » (1995 - 2001) au titre volontairement
provocateur proposé par le regretté Jacques
Lecomte ou encore celui de l'Institut national
écologie et environnement du CNRS nommé
« Ingénierie Ecologique » (2007-2011). Ces
deux programmes ont permis d'identifier et
de fédérer chercheurs, chefs d'entreprises,
membres de bureaux d'études, gestionnaires
d'espaces naturels, institutionnels et étudiants
à travers différents réseaux*. Ces réseaux ont
non seulement favorisé le développement de
synergies dans la mise en place de projets
d'ingénierie écologique, mais ont également
constitué la base d'une filière professionnelle
sous l'égide du MEDDE. Il faudra cependant
encore attendre l'année 2013 pour que l'Agence
nationale pour la recherche propose enfin un
appel d'offres consacré non seulement aux
écotechnologies mais aussi aux écoservices en
référence aux modes d'action de l'ingénierie
écologique par et pour la biodiversité.

Avenir de l'ingénierie écologique ?

En conclusion, la publication du manifeste
pour l'ingénierie écologique (Le Courrier
de la Nature, n° 261 p. 6), l'organisation de
journées nationales grand public de l'ingénierie
écologique les 2 et 3 juin 2012, ainsi que la
réalisation d'un livre blanc à paraître à l'issue
du programme du même nom montrent
combien les chercheurs sont impliqués bien
au-delà des résultats fondamentaux de leurs
travaux dans la mise en place d'une nouvelle
ingénierie éthiquement responsable³&⁴. Celle-
ci constituera-t-elle une véritable révolution de
nos relations avec la nature ou restera-t-elle une
simple collection d'expérimentations originales
aux résultats limités ? Verrons-nous alors se
développer plutôt des projets pour « laver plus
vert » en réponse à une mode passagère et des
opportunités de marchés dans le cadre du
développement d'une économie dite « verte » ?

Malgré tous les espoirs que peut susciter
la diffusion de l'ingénierie écologique dans
notre vie quotidienne au regard de la demande
sociétale et de la multiplication des opérations
notamment de restauration écologique¹
(restauration de 15 % des écosystèmes en
France d'ici à 2020 dans le cadre de la stratégie
nationale pour la biodiversité), on s'interroge
cependant sur le fait que la limite principale
à son développement demeure en définitive
dans les choix politiques actuels de la majorité
de nos sociétés. Celles-ci sont en effet basées
sur l'exploitation à outrance de ressources
non renouvelables au profit d'une minorité de
multinationales et d'autres organisations de
droit privé, et ce au détriment de la nature,
de la durabilité de notre civilisation et de nos
générations futures.

T. D.

Bibliographie

1- Clewell A. F. & Aronson J. 2010. La Restauration écologique : principes, valeurs et structure d'une profession émergente. *Actes Sud*, 340 p.

2- Cozic Ph. & Boisseau B. 2004. Ingénierie écologique. Des pratiques, des recherches pour l'action, sur les systèmes écologiques. Ingénieries EAT NS, 156p.

3- Dutoit T. & Rey F. 2009. Ecologie de la restauration et ingénierie écologique : Enjeux, convergences, applications. Ingénieries EAT NS, 171p.

4- Dutoit T. & Sabatier M. 2010. Ecologie de la restauration. De la recherche aux pratiques : enjeux et réalités. Espaces Naturels, 29: 20-33.

5- Dutoit T., Buisson E., Fadda F., Henry F., Coiffait-Gombault C. & Jaunatre R. 2011. Dix années de recherche dans une pseudo-steppe méditerranéenne : impact des changements d'usage et restauration écologique. Sécheresse, 22: 75-85.

6- Vallauri D., André J., Génot J. C., De Palma J. P. & Eynard-Machet R. 2010. Biodiversité, naturalité, humanité - Pour inspirer la gestion des forêts. *Tech & Doc, Paris*, 474p.

A lire également : Gallet S., Buisson E. & Vécrin-Stablo M. P. 2011. Restauration écologique : Nécessité de construire des indicateurs pour un suivi efficace. Sciences, Eaux et Territoires, 5, 73p.

<footnote>*Réseau d'échanges de valorisation en écologie de la restauration (REVER), Association française de génie biologique pour le contrôle de l'érosion des sols (AgéBio) ou encore le Groupe de l'application de l'ingénierie des écosystèmes (Gaïé).</footnote>