LES ZONES HUMIDES

Tourbières, prairies humides, ripisylves et marais : comprendre, restaurer et piloter les infrastructures naturelles de l’eau

Les zones humides constituent parmi les écosystèmes les plus importants pour le fonctionnement hydrologique et écologique des territoires.

Elles se situent à l’interface entre :

eau superficielle ;
eau souterraine ;
atmosphère ;
sols ;
végétation ;
biodiversité.

Elles peuvent temporairement stocker l’eau, ralentir les écoulements, soutenir les nappes, piéger des sédiments, transformer certains nutriments, stocker du carbone et fournir des habitats.

Dans l’approche Omakëya™, elles doivent être considérées comme de véritables infrastructures écologiques multifonctionnelles.

1. Qu’est-ce qu’une zone humide ?

Une zone humide est un espace où l’eau est présente de manière permanente ou temporaire, suffisamment longtemps pour influencer :

les propriétés du sol ;
la végétation ;
les communautés biologiques ;
les processus biogéochimiques.

L’eau peut provenir :

des précipitations ;
du ruissellement ;
d’une nappe ;
d’une source ;
d’un cours d’eau ;
d’inondations périodiques.

La zone humide peut donc être :

hydrologiquement connectée à l’eau de surface, à l’eau souterraine, ou aux deux.

2. Une interface plutôt qu’un simple « terrain mouillé »

Une zone humide est un système de transition.

TERRE FERME     ↓SOL HUMIDE     ↓ZONE HUMIDE     ↓EAU PEU PROFONDE     ↓COURS D'EAU / MARE

Les gradients d’humidité, d’oxygène, de température et de nutriments créent une grande diversité de niches écologiques.

3. Les grands types étudiés dans ce tome

Nous nous intéresserons notamment à :

tourbières ;
prairies humides ;
ripisylves ;
marais ;
roselières ;
zones humides temporaires ;
dépressions humides ;
annexes hydrauliques ;
plaines inondables.

Chaque type possède son propre fonctionnement.

4. Les tourbières

Les tourbières sont des zones humides particulières dans lesquelles l’accumulation de matière organique partiellement décomposée conduit à la formation de tourbe.

Le processus nécessite généralement :

forte humidité ;
engorgement prolongé ;
conditions limitant la décomposition complète de la matière organique.

5. Une tourbière est un réservoir de carbone

La matière végétale produite n’est pas entièrement décomposée.

Une partie s’accumule progressivement :

VÉGÉTATION    ↓matière organique    ↓décomposition partielle    ↓accumulation    ↓TOURBE    ↓CARBONE STOCKÉ

Les tourbières peuvent donc constituer des réservoirs majeurs de carbone sur de longues périodes.

6. Pourquoi l’assèchement d’une tourbière est problématique

Lorsque la nappe est abaissée :

l’oxygénation du sol augmente ;
la décomposition peut s’accélérer ;
du carbone stocké peut être minéralisé ;
les émissions de CO₂ peuvent augmenter.

Dans certaines conditions, l’assèchement peut également accroître le risque d’incendie.

La restauration hydrologique des tourbières est donc aussi une question climatique.

7. Les tourbières et le méthane

Une tourbière humide peut produire du méthane dans certaines zones anoxiques.

Cela rappelle une règle fondamentale :

un écosystème ne doit pas être évalué uniquement avec un indicateur.

Il faut considérer simultanément :

CO₂ ;
CH₄ ;
carbone stocké ;
durée de stockage ;
fonctionnement hydrologique ;
biodiversité.

8. Les prairies humides

Les prairies humides sont des espaces herbacés soumis à une humidité importante, temporaire ou permanente.

Elles peuvent être associées à :

vallées ;
fonds de vallons ;
plaines alluviales ;
sources ;
nappes proches de la surface.

Elles présentent souvent une biodiversité importante.

9. Une prairie humide est un système dynamique

Son fonctionnement dépend de :

fréquence des inondations ;
durée d’engorgement ;
hauteur de nappe ;
régime des fauches ;
pâturage ;
fertilisation ;
climat.

Une modification de l’hydrologie peut donc entraîner une modification profonde de la végétation.

10. Les ripisylves

La ripisylve correspond à la végétation associée aux berges et aux plaines alluviales des cours d’eau.

Elle comprend selon les régions :

arbres ;
arbustes ;
herbacées ;
lianes.

Elle constitue une interface majeure entre :

terre ↔ rivière.

11. Les fonctions hydrauliques de la ripisylve

Une ripisylve peut contribuer à :

stabiliser les berges ;
ralentir certains écoulements ;
favoriser la rugosité hydraulique ;
piéger des sédiments ;
réduire certains transferts de nutriments ;
fournir de l’ombre au cours d’eau.

Elle ne doit cependant pas être considérée comme un dispositif capable de résoudre seule tous les problèmes d’inondation.

12. Ombre et température des cours d’eau

La végétation rivulaire peut réduire le rayonnement solaire direct atteignant l’eau.

Elle contribue ainsi, selon les conditions locales, à limiter certains échauffements du cours d’eau.

La température de l’eau est importante pour :

poissons ;
invertébrés ;
microorganismes ;
oxygène dissous.

13. Les racines et les berges

Les systèmes racinaires peuvent :

augmenter la cohésion du sol ;
stabiliser les berges ;
créer des habitats ;
favoriser certains échanges sol–eau.

Mais la végétation doit être adaptée :

au régime hydrologique ;
aux contraintes mécaniques ;
aux espèces locales ;
aux objectifs du cours d’eau.

14. Les marais

Un marais est une zone humide où l’eau est présente de manière permanente ou temporaire et où se développe une végétation adaptée aux conditions hydromorphes.

Il peut être :

d’eau douce ;
saumâtre ;
côtier ;
continental.

15. Les marais comme filtres biologiques

Les zones humides peuvent participer à la transformation et à la rétention de certains éléments :

azote ;
phosphore ;
matières organiques ;
sédiments.

Les mécanismes comprennent :

absorption végétale ;
adsorption ;
sédimentation ;
transformations microbiennes.

Il ne faut cependant jamais considérer une zone humide comme une station d’épuration universelle.

16. Le cycle de l’azote

Les conditions alternativement oxygénées et anoxiques peuvent favoriser différentes transformations de l’azote.

On peut notamment rencontrer : NH4+→NO2−→NO3−

puis, dans des conditions appropriées : NO3−→N2

par dénitrification.

Ces processus sont contrôlés par :

oxygène ;
carbone disponible ;
température ;
pH ;
humidité ;
communautés microbiennes.

17. Le cycle du phosphore

Le phosphore peut être :

adsorbé sur les particules ;
stocké dans la biomasse ;
précipité sous certaines conditions ;
remis en circulation.

Le comportement du phosphore dépend fortement de :

pH ;
minéralogie ;
conditions redox ;
matière organique.

18. Les zones humides comme pièges à sédiments

Lorsqu’un écoulement rapide pénètre dans une zone humide, sa vitesse peut diminuer.

Les particules peuvent alors se déposer.

ÉCOULEMENT RAPIDE       ↓   zone humide       ↓vitesse ↓       ↓sédimentation       ↓eau plus claire

Cette fonction est particulièrement intéressante en aval de zones agricoles soumises à l’érosion.

19. Mais attention à la saturation

Une zone humide qui accumule des sédiments ou des nutriments n’a pas une capacité infinie.

Il faut donc considérer :

le stock accumulé dans le temps.

Un dispositif peut être efficace pendant plusieurs décennies, puis perdre une partie de sa fonction si son fonctionnement n’est pas maintenu.

20. Le rôle hydrologique : ralentir

Une zone humide peut augmenter le temps de séjour de l’eau.

Au lieu de : P→RIVIEˋRE

on obtient : P→ZONEHUMIDE→STOCKAGE→RESTITUTION

Le débit de pointe peut ainsi être atténué dans certaines configurations.

21. Stockage temporaire

Le stockage d’une zone humide dépend :

surface ;
profondeur ;
topographie ;
niveau de nappe ;
végétation ;
connexion au cours d’eau.

On peut représenter :

         CRUE          ↓     ┌─────────┐     │ ZONE    │     │ HUMIDE  │     └────┬────┘          ↓       restitution          ↓       RIVIÈRE

22. Une zone humide n’est pas nécessairement un barrage

Son fonctionnement repose souvent sur :

faible pente ;
stockage diffus ;
rugosité ;
sols hydromorphes ;
végétation ;
connexion avec la nappe.

Elle agit donc davantage comme une infrastructure distribuée que comme un ouvrage de retenue classique.

23. Recharge et soutien des nappes

Selon la géologie et les conditions hydrologiques, certaines zones humides peuvent être associées à des échanges avec les nappes.

Mais il faut éviter une simplification :

« toute zone humide recharge nécessairement la nappe ».

Selon le gradient hydraulique, elle peut aussi recevoir des eaux souterraines.

Il faut donc déterminer : nappe↔zone humide

et le sens des flux.

24. Les zones humides alimentées par la nappe

Dans certaines situations :

NAPPE  ↑  │  │ alimentation  ↓ZONE HUMIDE  ↓ruissellement

Dans d’autres :

PLUIE ↓ZONE HUMIDE ↓NAPPE

La distinction nécessite une analyse hydrogéologique.

25. Les sols hydromorphes

Les sols soumis à des périodes prolongées de saturation présentent des caractéristiques particulières.

On peut observer :

couleurs spécifiques ;
traces d’oxydoréduction ;
horizons hydromorphes ;
accumulation de matière organique.

La pédologie devient donc un outil essentiel pour identifier les zones humides historiques.

26. La végétation indicatrice

Certaines plantes sont particulièrement adaptées aux sols humides.

L’analyse floristique peut donc compléter :

topographie ;
pédologie ;
hydrologie ;
piézométrie.

Une zone humide peut parfois subsister comme trace biologique alors que son fonctionnement hydrologique a été dégradé.

27. Restaurer une zone humide

La restauration ne consiste pas toujours à « mettre de l’eau ».

Il peut être nécessaire de restaurer :

niveau de nappe ;
écoulements ;
sinuosité ;
végétation ;
connexion latérale ;
alimentation en sédiments ;
continuité écologique.

28. Restaurer une ripisylve

Une stratégie peut comprendre :

diagnostic des berges ;
identification des espèces présentes ;
suppression raisonnée des espèces invasives ;
restauration de la diversité végétale ;
protection contre certaines pressions ;
suivi de la stabilité des berges ;
suivi de la température de l’eau.

29. Restaurer une prairie humide

Il peut être nécessaire de restaurer :

le niveau de nappe ;
les périodes d’inondation ;
la fréquence de fauche ;
le pâturage adapté ;
la diversité floristique.

La restauration hydrologique doit donc être associée à une gestion agricole adaptée.

30. Restaurer une tourbière

Le principe fondamental est souvent :

restaurer le fonctionnement hydrologique avant de chercher à restaurer la végétation.

Cela peut conduire à :

ralentir les drains ;
relever localement la nappe ;
limiter le drainage ;
restaurer les écoulements diffus.

Le choix technique dépend fortement du type de tourbière et du contexte.

31. Le drainage : une transformation majeure

Le drainage agricole ou forestier peut modifier profondément :

niveau de nappe ;
temps de séjour ;
oxygénation du sol ;
carbone ;
végétation ;
biodiversité.

Une zone humide drainée devient souvent un système écologiquement et hydrologiquement très différent.

32. Les fossés de drainage

Un réseau de drainage peut être représenté :

ZONE HUMIDE     ↓  FOSSÉ     ↓COLLECTEUR     ↓RIVIÈRE

L’eau quitte alors rapidement le système.

La restauration peut chercher à inverser partiellement cette logique :

RIVIÈRE   ↑reconnexion   ↑ZONE HUMIDE   ↑stockage diffus

33. Les zones humides temporaires

Elles sont particulièrement importantes.

Leur alternance : sec↔humide

crée des conditions écologiques spécifiques.

Elles peuvent accueillir :

amphibiens ;
invertébrés spécialisés ;
végétation annuelle ;
microorganismes adaptés.

34. Biodiversité

Une zone humide peut concentrer une biodiversité élevée parce qu’elle juxtapose plusieurs habitats :

eau libre ;
vase ;
végétation émergente ;
végétation terrestre humide ;
arbres ;
bois mort ;
sols saturés.

Elle fonctionne donc comme une mosaïque écologique.

35. Les corridors écologiques

Les zones humides peuvent relier :

mares ;
rivières ;
forêts ;
prairies ;
étangs.

Elles constituent ainsi des corridors bleus et verts.

36. Connectivité longitudinale

Le long d’une rivière :

SOURCE  ↓ZONE HUMIDE  ↓RIVIÈRE  ↓ZONE HUMIDE  ↓PLAINE INONDABLE  ↓ESTUAIRE

La continuité longitudinale permet les déplacements de nombreuses espèces.

37. Connectivité latérale

Une rivière fonctionne également avec son environnement latéral :

       PRAIRIE HUMIDE              ↕RIVIÈRE ←→ RIPISYLVE              ↕       PLAINE INONDABLE

La reconnexion latérale peut être un objectif majeur de restauration.

38. Les fonctions écologiques fondamentales

On peut regrouper les fonctions des zones humides en plusieurs catégories.

Fonction hydrologique

stockage ;
ralentissement ;
infiltration ;
restitution.

Fonction biogéochimique

transformation de nutriments ;
stockage de carbone ;
sédimentation.

Fonction écologique

habitat ;
reproduction ;
alimentation ;
migration.

Fonction climatique

évapotranspiration ;
stockage de carbone ;
régulation microclimatique.

Fonction paysagère

diversité ;
continuité ;
valeur culturelle.

39. Une infrastructure multifonctionnelle

Une même zone humide peut donc simultanément :

réduire un débit de pointe

stocker du carbone

héberger des amphibiens

piéger des sédiments

transformer des nutriments

alimenter une nappe

rafraîchir localement l’environnement.

C’est précisément cette superposition des fonctions qui la rend extrêmement intéressante pour Omakëya™.

40. Mesurer une zone humide

Un protocole scientifique peut mesurer :

Hydrologie

hauteur de nappe ;
niveau d’eau ;
durée d’inondation ;
débit entrant ;
débit sortant.

Sol

humidité ;
matière organique ;
carbone ;
redox ;
texture.

Eau

température ;
pH ;
conductivité ;
oxygène ;
turbidité ;
nutriments.

Biologie

végétation ;
oiseaux ;
amphibiens ;
macroinvertébrés ;
microorganismes.

41. La piézométrie

Pour comprendre le fonctionnement hydrologique, plusieurs piézomètres peuvent être installés.

On peut alors mesurer : h(t)

la hauteur de nappe au cours du temps.

Avec plusieurs points : ∇h

permet d’estimer le gradient hydraulique.

On peut alors déterminer le sens probable des échanges entre :

nappe ;
zone humide ;
rivière.

42. Le suivi temporel

Une zone humide ne doit pas être évaluée avec une seule photographie.

Il faut observer :

saison humide ;
printemps ;
été ;
sécheresse ;
automne ;
hiver ;
événements de crue.

La dynamique temporelle est une composante essentielle du système.

43. Le rôle du changement climatique

Les zones humides seront particulièrement sensibles à :

augmentation des températures ;
évapotranspiration ;
sécheresses ;
modification des régimes de précipitations ;
augmentation potentielle de certains événements extrêmes.

Il faut donc concevoir leur restauration pour plusieurs futurs possibles.

44. Une stratégie Omakëya™ de restauration

On peut utiliser une séquence : DIAGNOSTIQUER→RECONNECTER→RALENTIR→REˊHYDRATER→REVEˊGEˊTALISER→SUIVRE→ADAPTER

Le principe important est que l’hydrologie vient souvent avant la végétation.

45. Les erreurs à éviter

1. Créer une zone humide artificielle sans diagnostic

Une mauvaise implantation peut produire un système instable.

2. Déconnecter la zone humide de son bassin versant

L’alimentation hydrologique doit être comprise.

3. Assécher puis replanter

La végétation ne compense pas nécessairement une hydrologie dégradée.

4. Introduire des espèces

La colonisation naturelle doit être privilégiée lorsque cela est pertinent.

5. Ignorer les pollutions

Une zone humide ne doit pas devenir un simple réceptacle de contaminants.

6. Oublier les usages humains

Agriculture, pâturage, loisirs et conservation doivent être intégrés.

46. Les zones humides dans le réseau Omakëya™

On peut finalement les intégrer ainsi :

                         PLUIE                           ↓                     BASSIN VERSANT                           ↓                       RUISSELLEMENT                           ↓                       ZONE HUMIDE                     ↙     ↓      ↘                   SOL   VÉGÉTATION  MARE                    ↓       ↓         ↓                  NAPPE  CARBONE    FAUNE                    ↓       ↓         ↓                    └───────┴─────────┘                            ↓                         RIVIÈRE                            ↓                           OCÉAN

47. Comparaison des grands types

Type	Eau	Fonction dominante	Carbone	Biodiversité	Fonction hydraulique
Tourbière	très élevée	stockage organique	très importante	très spécialisée	stockage
Prairie humide	variable	habitat + production	importante	élevée	stockage diffus
Ripisylve	connectée au cours d’eau	corridor + berge	importante	très élevée	ralentissement
Marais	permanente/temporaire	habitat + biogéochimie	variable à importante	très élevée	stockage/filtration

Cette classification reste volontairement simplifiée : chaque zone humide possède un fonctionnement propre.

48. Le concept central : le territoire-éponge

La vision Omakëya™ peut être résumée par une transformation :

Territoire conventionnel

pluie→drainage→eˊvacuation

Territoire régénératif

pluie→ralentissement→zones humides→sol→nappe→veˊgeˊtation→atmospheˋre

Le territoire devient progressivement une infrastructure hydrologique distribuée.

49. Les zones humides ne sont pas des espaces « inutiles » qu’il faudrait assécher pour récupérer du terrain.

Elles constituent au contraire des organes fonctionnels du paysage.

Les tourbières stockent de grandes quantités de matière organique et de carbone.

Les prairies humides amortissent les fluctuations hydrologiques et hébergent une flore spécifique.

Les ripisylves assurent la transition entre terre et rivière.

Les marais combinent stockage, biodiversité et processus biogéochimiques.

Ensemble, elles forment un réseau capable de : STOCKER+RALENTIR+FILTRER+TRANSFORMER+HEˊBERGER+RESTITUER