COMPRENDRE LES INTERACTIONS
Un écosystème n’est pas une addition d’éléments : c’est un réseau de flux et de relations
Après avoir observé un site, l’étape suivante consiste à comprendre comment ses différents composants fonctionnent ensemble.
Un jardin, une ferme, un parc, un campus ou un territoire ne doit pas être analysé comme une juxtaposition de :
- plantes ;
- arbres ;
- sols ;
- bassins ;
- bâtiments ;
- chemins ;
- animaux.
Ces éléments forment un système couplé.
Une modification d’un élément peut provoquer des conséquences ailleurs.
Planter un arbre modifie par exemple :
- le rayonnement reçu par le sol ;
- la température ;
- l’humidité ;
- le vent ;
- l’évapotranspiration ;
- la consommation d’eau ;
- la biodiversité ;
- la matière organique ;
- les flux de carbone.
C’est pourquoi la Vision Omakëya™ repose sur une question fondamentale :
« Que se passe-t-il lorsqu’un élément du système change ? »
1. Le système écologique Omakëya™
On peut représenter le fonctionnement général ainsi :
☀ SOLEIL
↓
RAYONNEMENT
↓
┌───────────────────┴───────────────────┐
↓ ↓
AIR SOL
↓ ↓
CLIMAT ←──────────── EAU ─────────────→ HYDROLOGIE
↓ ↓
└──────────── VÉGÉTATION ──────────────┘
↓
BIODIVERSITÉ
↓
ACTIVITÉS HUMAINES
↓
MODIFICATION DU SITE
↓
NOUVEL ÉQUILIBRELe système est donc circulaire.
Les humains modifient le milieu.
Le milieu modifie les conditions de vie.
Les organismes modifient le milieu.
L’eau transporte matière et énergie.
Le soleil fournit l’énergie.
L’atmosphère redistribue chaleur et humidité.
Le sol stocke, transforme et redistribue l’eau et les nutriments.
2. Les grands flux à observer
Un écosystème peut être étudié à travers plusieurs flux fondamentaux.
| Flux | Origine | Destination | Exemple |
|---|---|---|---|
| Énergie solaire | Soleil | sol, végétation, bâtiments | rayonnement |
| Eau | atmosphère | sol, nappes, végétation | pluie |
| Chaleur | surfaces chaudes | atmosphère | convection |
| Humidité | eau, végétation | atmosphère | évapotranspiration |
| Carbone | atmosphère/sol | végétation/sol | photosynthèse |
| Nutriments | sol/matière organique | plantes | absorption racinaire |
| Biomasse | végétaux | animaux/sol | alimentation, litière |
| Air | atmosphère | écosystème | ventilation |
| Matière organique | organismes | sol | décomposition |
La conception devient alors une forme de gestion des flux.
3. L’eau : le grand connecteur du système
L’eau relie pratiquement tous les compartiments.
ATMOSPHÈRE
↓
PLUIE
↓
┌──────────┼──────────┐
↓ ↓ ↓
RUISSELLEMENT INFILTRATION VÉGÉTATION
↓ ↓ ↓
MARE NAPPE TRANSPIRATION
↓ ↓ ↓
└──────────┴──────────┘
↓
ATMOSPHÈREUne pluie peut donc devenir :
- ruissellement ;
- infiltration ;
- stockage ;
- évaporation ;
- transpiration ;
- recharge de nappe.
La conception consiste à déterminer quelle trajectoire de l’eau est souhaitable.
4. Eau × sol
Le sol constitue un immense réservoir potentiel.
Sa capacité dépend notamment de :
- texture ;
- structure ;
- profondeur ;
- porosité ;
- matière organique ;
- compaction ;
- activité biologique.
Un sol compacté peut produire :
pluie → ruissellement → érosion
alors qu’un sol structuré peut favoriser :
pluie → infiltration → stockage → alimentation végétale.
La même pluie peut donc produire des résultats très différents selon le sol.
5. Eau × végétation
La végétation intervient dans pratiquement toutes les étapes du cycle hydrologique.
Les plantes :
- interceptent la pluie ;
- ralentissent les gouttes ;
- favorisent l’infiltration ;
- absorbent l’eau ;
- transpirent ;
- créent de la matière organique ;
- protègent le sol.
Un arbre peut également modifier la distribution spatiale de l’eau grâce à son système racinaire.
On peut donc considérer l’arbre comme :
une infrastructure hydrologique vivante.
6. Eau × biodiversité
L’eau détermine en grande partie la répartition des organismes.
Une mare peut devenir :
- habitat pour amphibiens ;
- zone de reproduction d’insectes ;
- point d’abreuvement ;
- source de nourriture ;
- refuge ;
- corridor écologique.
Inversement, la biodiversité peut modifier le fonctionnement de l’eau.
Les racines améliorent la structure du sol.
Les organismes du sol créent des galeries.
La litière ralentit le ruissellement.
Les végétaux interceptent les précipitations.
Il existe donc une boucle eau ↔ vivant.
7. L’air : un flux souvent oublié
L’air transporte :
- chaleur ;
- humidité ;
- pollen ;
- spores ;
- odeurs ;
- poussières ;
- CO₂ ;
- O₂.
Il influence directement le microclimat.
Une haie peut :
- ralentir le vent ;
- modifier la turbulence ;
- créer une zone protégée ;
- limiter certaines pertes d’eau.
Mais une haie trop dense peut également réduire la ventilation.
La question n’est donc pas :
« Faut-il bloquer le vent ? »
Mais :
« Où faut-il ralentir le vent, où faut-il le laisser circuler, et à quelle intensité ? »
8. Air × température
Le vent intervient dans les échanges thermiques.
Une surface chaude transmet de la chaleur à l’air par convection.
Une surface humide peut se refroidir par évaporation.
On retrouve alors :
rayonnement → surface → chaleur → air
et simultanément :
eau → évaporation → refroidissement.
Le microclimat résulte donc d’un équilibre entre plusieurs mécanismes.
9. Air × végétation
Les végétaux modifient l’atmosphère locale.
Ils peuvent :
- produire de l’ombre ;
- évapotranspirer ;
- modifier la rugosité du terrain ;
- ralentir le vent ;
- créer des gradients d’humidité ;
- influencer les températures de surface.
Un couvert végétal n’est donc pas simplement une « surface verte ».
C’est un système d’échanges avec l’atmosphère.
10. Soleil × végétation
Le soleil fournit l’énergie nécessaire à la photosynthèse.
Mais une partie importante du rayonnement est également transformée en chaleur.
La végétation répartit cette énergie entre :
- photosynthèse ;
- échauffement ;
- évapotranspiration ;
- stockage.
La canopée agit ainsi comme un convertisseur énergétique biologique.
11. Soleil × sol
Un sol nu exposé peut recevoir directement une quantité importante de rayonnement.
Il peut alors :
- se réchauffer rapidement ;
- augmenter sa température de surface ;
- accélérer l’évaporation ;
- perdre plus rapidement son humidité superficielle.
Une couverture végétale ou un paillage modifie fortement ce bilan.
SOLEIL
↓
VÉGÉTATION
↓
OMBRE
↓
SOL PLUS PROTÉGÉ
↓
MOINS D'ÉCHAUFFEMENT
↓
ÉVOLUTION DE L'HUMIDITÉ12. Soleil × eau
L’énergie solaire est le moteur principal de l’évaporation.
Plus le bilan énergétique est important, plus le potentiel évaporatif peut être élevé, toutes choses égales par ailleurs.
On retrouve donc un couplage : Rayonnement→Tempeˊrature→Eˊvaporation
puis : Eˊvaporation→Refroidissement
Le cycle crée une boucle thermique et hydrique.
13. Sol × végétation
La relation est réciproque.
Le sol fournit :
- eau ;
- nutriments ;
- support ;
- environnement racinaire.
La végétation fournit :
- racines ;
- matière organique ;
- exsudats ;
- litière ;
- protection contre l’érosion.
La relation peut être représentée ainsi :
VÉGÉTATION
↙ ↘
RACINES LITIÈRE
↓ ↓
STRUCTURATION MATIÈRE
DU SOL ORGANIQUE
↓ ↓
└──────┬───────┘
↓
SOL VIVANT
↓
EAU + NUTRIMENTS
↓
VÉGÉTATIONIl s’agit d’une boucle de rétroaction positive lorsqu’elle est correctement entretenue.
14. Sol × biodiversité
Le sol abrite une biodiversité considérable.
On y trouve notamment :
- bactéries ;
- champignons ;
- actinomycètes ;
- protozoaires ;
- nématodes ;
- collemboles ;
- acariens ;
- vers de terre ;
- arthropodes.
Ces organismes participent :
- à la décomposition ;
- au recyclage des nutriments ;
- à la structuration ;
- à la formation des agrégats ;
- aux relations avec les racines.
Ainsi :
la biodiversité du sol contribue directement au fonctionnement physique du sol.
15. Végétation × biodiversité
Une végétation diversifiée offre potentiellement davantage de :
- ressources alimentaires ;
- habitats ;
- périodes de floraison ;
- refuges ;
- structures verticales.
Une haie multistrate, par exemple, peut accueillir des organismes différents selon :
- le sol ;
- la litière ;
- les arbustes ;
- les arbres ;
- la canopée.
La biodiversité augmente donc lorsque l’on augmente la diversité des niches écologiques.
16. Biodiversité × sol × eau
Ces trois compartiments forment un système particulièrement important.
BIODIVERSITÉ
↙ ↘
RACINES ORGANISMES
↓ ↓
STRUCTURE ← ACTIVITÉ
↓
INFILTRATION
↓
STOCKAGE
↓
EAU
↓
VÉGÉTATIONUn sol biologiquement actif peut ainsi participer à une meilleure gestion de l’eau.
Il faut cependant éviter toute simplification : la réponse hydrologique dépend également fortement de la texture, de la structure, de la profondeur, de la pente et des conditions hydrogéologiques.
17. Les activités humaines : le septième composant
L’être humain n’est pas extérieur au système.
Il agit sur :
- le sol ;
- l’eau ;
- la végétation ;
- le climat local ;
- la biodiversité.
Il construit :
- bâtiments ;
- routes ;
- réseaux ;
- bassins ;
- clôtures ;
- chemins.
Il introduit :
- espèces ;
- irrigation ;
- fertilisation ;
- énergie ;
- machines.
Il prélève :
- eau ;
- biomasse ;
- nourriture ;
- énergie.
L’activité humaine constitue donc une force écologique majeure.
18. Activités humaines × eau
L’aménagement peut augmenter ou réduire :
- imperméabilisation ;
- ruissellement ;
- infiltration ;
- stockage ;
- consommation ;
- pollution.
Un parking imperméable peut transformer une pluie en ruissellement rapide.
Une noue végétalisée peut ralentir et infiltrer une partie des eaux, selon les caractéristiques du site.
Une toiture peut devenir :
- une surface de collecte ;
- une source d’eau ;
- une surface chaude ;
- une surface végétalisée.
19. Activités humaines × climat
Les bâtiments et infrastructures modifient :
- ombre ;
- rayonnement ;
- vent ;
- température ;
- surfaces imperméables ;
- émissions de chaleur.
L’urbanisation crée ainsi ses propres microclimats.
La conception Omakëya™ cherche à inverser une partie de cette logique :
architecture + végétation + eau + sol
pour construire des environnements plus favorables.
20. Les rétroactions
C’est probablement le concept le plus important de ce chapitre.
Une rétroaction apparaît lorsqu’une modification produit une conséquence qui revient modifier le système initial.
Exemple positif
VÉGÉTATION
↓
OMBRE
↓
SOL PLUS FRAIS
↓
MOINS D'ÉVAPORATION DIRECTE
↓
SOL PLUS HUMIDE
↓
MEILLEURE CROISSANCE
↓
PLUS DE VÉGÉTATIONExemple négatif
SOL NU
↓
ÉCHAUFFEMENT
↓
ÉVAPORATION
↓
ASSÈCHEMENT
↓
STRESS VÉGÉTAL
↓
MOINS DE COUVERT
↓
SOL ENCORE PLUS EXPOSÉLe système peut donc entrer dans des boucles de dégradation ou des boucles de régénération.
21. Concevoir les boucles plutôt que les éléments
C’est une évolution majeure de la méthode.
Au lieu de demander :
Quel arbre planter ?
On demande :
Quelle boucle écologique voulons-nous créer ?
Par exemple :
Boucle de l’eau
PLUIE
↓
CAPTURE
↓
RALENTISSEMENT
↓
INFILTRATION
↓
STOCKAGE
↓
VÉGÉTATION
↓
ÉVAPOTRANSPIRATION
↓
ATMOSPHÈREBoucle de fertilité
VÉGÉTATION
↓
LITIÈRE
↓
DÉCOMPOSITION
↓
NUTRIMENTS
↓
RACINES
↓
VÉGÉTATIONBoucle climatique
SOLEIL
↓
VÉGÉTATION
↓
OMBRE + ÉVAPOTRANSPIRATION
↓
MICROCLIMAT
↓
RÉDUCTION DU STRESS
↓
VÉGÉTATION22. La matrice des interactions Omakëya™
| Composant | Eau | Air | Sol | Soleil | Végétation | Biodiversité | Humains |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Eau | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ |
| Air | ↔ | — | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ |
| Sol | ↔ | ↔ | — | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ |
| Soleil | ↔ | ↔ | ↔ | — | ↔ | ↔ | ↔ |
| Végétation | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ | — | ↔ | ↔ |
| Biodiversité | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ | — | ↔ |
| Humains | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ | ↔ | — |
Cette matrice constitue une première représentation conceptuelle du réseau de dépendances.
Dans un véritable projet, chaque interaction pourrait ensuite être quantifiée.
23. Vers un modèle mathématique de l’écosystème
À terme, le site peut être représenté comme un système dynamique : dtdX=F(X,U,C)−D(X)
où :
- X représente l’état de l’écosystème ;
- U représente les actions humaines ;
- C représente les conditions climatiques ;
- F représente les interactions ;
- D représente les pertes, dégradations ou sorties.
Le vecteur X pourrait contenir : X=(T,H,θ,B,Cs,W,P,…)
avec par exemple :
- T : température ;
- H : humidité atmosphérique ;
- θ : humidité du sol ;
- B : biomasse ;
- Cs : carbone du sol ;
- W : stock d’eau ;
- P : indicateur de production.
L’objectif du jumeau numérique sera ensuite de faire évoluer ces variables dans le temps.
24. Une conséquence majeure : chaque action doit être évaluée en cascade
Prenons une action simple :
Planter 100 arbres.
Il faut alors examiner :
Soleil
→ réduction du rayonnement au sol.
Température
→ modification des températures de surface.
Eau
→ interception + transpiration + consommation hydrique.
Sol
→ développement racinaire + apport de matière organique.
Air
→ modification de la rugosité et des flux.
Biodiversité
→ création de nouveaux habitats.
Humains
→ ombre, paysage, entretien, usages.
Une action n’est donc jamais simplement :
« planter des arbres ».
C’est une modification de l’ensemble du système.
25. Le principe des conséquences croisées
Pour chaque intervention, la méthode Omakëya™ peut imposer une analyse systématique :
| Intervention | Effet direct | Effets secondaires | Risques |
|---|---|---|---|
| Plantation d’arbres | ombre | eau, biodiversité | concurrence hydrique |
| Mare | stockage d’eau | biodiversité, humidité | sécurité, moustiques selon contexte |
| Haie | réduction du vent | habitat | ventilation insuffisante |
| Paillage | protection du sol | humidité | gestion des ravageurs selon matériau |
| Noue | ralentissement | infiltration | saturation, érosion |
| Toiture végétale | isolation | biodiversité | charge, maintenance |
| Sol couvert | protection | vie biologique | concurrence éventuelle |
| Bassin | stockage | microclimat | sécurité, évaporation |
Il ne s’agit donc jamais de rechercher une solution « parfaite ».
Il faut rechercher le meilleur compromis systémique.
26. Le principe Omakëya™ : maximiser les synergies
Une bonne conception cherche les éléments capables d’assurer plusieurs fonctions simultanément.
Un arbre peut fournir :
ombre + carbone + habitat + biomasse + paysage + nourriture + interception de pluie + évapotranspiration.
Une mare peut fournir :
stockage + biodiversité + paysage + réserve + régulation hydrologique.
Une haie peut fournir :
brise-vent + habitat + production + corridor + interception + paysage.
Une noue peut fournir :
gestion de l’eau + végétation + biodiversité + infiltration + paysage.
C’est cette multifonctionnalité qui constitue l’un des fondements de l’ingénierie écologique.
27. Le principe inverse : éviter les antagonismes
Toute synergie peut avoir une contrepartie.
Un arbre très dense peut :
- créer de l’ombre ;
- mais aussi concurrencer certaines plantes pour l’eau.
Une haie peut :
- réduire le vent ;
- mais aussi limiter une ventilation nécessaire.
Une mare peut :
- stocker de l’eau ;
- mais perdre une partie de son volume par évaporation.
Une végétation très dense peut :
- favoriser la biodiversité ;
- mais augmenter certains besoins d’entretien.
La conception doit donc rechercher :
la bonne intensité, au bon endroit, au bon moment.
28. Vers l’écosystème adaptatif
Un écosystème Omakëya™ ne doit pas être conçu comme un objet figé.
Il doit pouvoir évoluer.
CLIMAT
↓
ÉCOSYSTÈME
↓
MESURES
↓
ANALYSE
↓
DÉCISION
↓
ACTION
↓
NOUVEL ÉCOSYSTÈME
↺La conception devient alors une boucle d’apprentissage permanent.
Comprendre un écosystème, c’est comprendre ses interactions.
L’eau transporte et stocke.
L’air transporte chaleur et humidité.
Le sol stocke, transforme et redistribue.
Le soleil fournit l’énergie.
La végétation transforme cette énergie et structure le milieu.
La biodiversité assure une multitude de fonctions écologiques.
L’être humain modifie l’ensemble du système et peut devenir soit une force de dégradation, soit une force de régénération.
La Vision Omakëya™ cherche précisément à passer d’une logique de juxtaposition :
arbre + mare + potager + bâtiment
à une logique systémique :
arbre ↔ eau ↔ sol ↔ air ↔ soleil ↔ biodiversité ↔ humains.
C’est cette compréhension des interactions qui permet ensuite de concevoir, dimensionner, simuler et piloter un véritable écosystème.
Un bon projet ne consiste pas à ajouter des éléments naturels.
Il consiste à créer des relations fonctionnelles entre eux.
Et la prochaine étape devient alors naturellement celle de la méthode Omakëya™ :
transformer ces interactions en objectifs mesurables, puis en indicateurs, modèles et décisions de conception.
- TOME « SUPP » AGROCLIMATOLOGIE : pour aller plus loin …
- TOME 15 AGROCLIMATOLOGIE : Le Grand Traité de l’Agroclimatologie
- TOME 14 AGROCLIMATOLOGIE : Économie, Gouvernance et Transition Écologique
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- TOME 12 AGROCLIMATOLOGIE : Mesurer, Diagnostiquer et Piloter les Écosystèmes
- TOME 11 AGROCLIMATOLOGIE ; Les Territoires Résilients
- TOME 10 AGROCLIMATOLOGIE : Modélisation, Simulation et Intelligence Artificielle
- TOME 9 AGROCLIMATOLOGIE : Concevoir les Jardins, Vergers et Fermes Résilients
- TOME 8 AGROCLIMATOLOGIE : Les Plantes du Climat de Demain
- TOME 7 AGROCLIMATOLOGIE : Les Sols Vivants et l’Hydrologie Régénérative
- AGROCLIMATOLOGIE : TOME 6 – Les applications : mise en œuvre de la méthode Omakëya™ à toutes les échelles, du balcon au territoire.
- AGROCLIMATOLOGIE : TOME 5 – L’Ingénierie des Écosystèmes
- AGROCLIMATOLOGIE : TOME 4 – Les Fondements Scientifiques de l’Agroclimatologie (un peu plus loin !)
- AGROCLIMATOLOGIE : TOME 3 – Les Applications de la Vision Omakëya™
- AGROCLIMATOLOGIE : TOME 2 – L’Ingénierie des Écosystèmes Résilients
- AGROCLIMATOLOGIE : TOME 1 – Les fondements scientifiques (initial)
- AGROCLIMATOLOGIE : De la biologie des sols à l’intelligence artificielle, comprendre, concevoir et faire évoluer les jardins, vergers, fermes et paysages capables de résister au climat du futur.