Memoire Online - Evaluation et cartographie de la déforestation au Katanga(RDC)

« Ce n'est pas parce que c'est dur qu'on n'ose pas, mais c'est parce que l'on n'ose pas que c'est dur »

Si nous pouvions percevoir clairement le miracle que représentent ces roches, ces eaux de mer, ces montagnes, ces grottes, ces arbres et fleurs..., notre vie tout entière changerait. Car la vie et l'espérance se cachent dans ce silence. Nous vivons dans les merveilles que nous cherchons en dehors de nous ! Les problèmes d'environnement préoccupent tant de personnes scientifiques ou non actuellement. Les recherches foisonnent, elles conduisent les uns sur des chemins où l'intelligence et le coeur demandent des réponses construites ; d'autres préfèrent donner la priorité à la multidisciplinarité et aux sensations avec des approches sur les terrains. Cette démarche en équipe est une réelle croissance individuelle et intellectuelle. Ce désir d'approfondir, ce goût de partager ses expériences, cette nécessité de travailler en équipe..., montrent que les problèmes environnementaux ne peuvent se réduire à une seule cause (moins encore à une seule discipline). Cette formation a été très instructive pour nous, non simplement du point de vue scientifique mais aussi du point de vue humain et social. Quelle joie de partager son auditoire, son sourire, ses pensées, pendant douze mois, avec tant de personnes des nationalités différentes !

Nous adressons nos remerciements aux gouvernements congolais et belge pour nous avoir donné cette occasion de continuer notre formation doctorale.

Nous remercions le Professeur Michel Ngongo Luhembwe pour sa confiance à notre devenir, son encadrement, et aussi son attention particulière à notre égard. Grâce à lui nous avons pu voir une autre porte s'ouvrir !

Nous remercions le Professeur Jan Bogaert pour nous avoir acceptés dans le Laboratoire d'Ecologie du Paysage, pour avoir accepté de diriger activement ce travail, et pour son dévouement exceptionnel. Car de lui avons appris qu'il faut avancer sans cesse malgré la grandeur d'une tâche démesurée. Et dans cet univers nous y avons appris à refaire notre existence.

Nous adressons nos remerciements au Professeur Pierre Defourny pour avoir accepter de mettre
en notre disposition les données cartographiques, au Docteur Frank Veroustraete pour avoir

accepter de nous recevoir dans le laboratoire de Télédétection, et à Bamba Issouf pour sa collaboration et sa disponibilité.

Nous exprimons notre gratitude à tous nos collègues doctorants qui ont bien voulu partager ensemble cette riche expérience.

A vous tous enfin, veuillent bien trouver ici notre reconnaissance et notre gratitude.

Résumé

Cette étude est basée sur l'évaluation de l'état de fragmentation au Katanga. C'est une étude prélimaire aux recherches doctorales ultérieures, initié dans le but de nous familiariser avec les techniques de l'écologie du paysage et les logiciels de télédétection. Nous avons utilisé un support des données au format TIFF géoréférencée sur l'occupation du sol de la République démocratique du Congo, datée de janvier 2006, pour faire l'analyse spatiale. Nous avons mis in fine cinq classes de l'occupation du sol afin de faciliter les calculs d'indices et l'interprétation ultérieure de leurs résultats. Deux approches méthodologiques ont concouru à proposer l'état de fragmentation au Katanga : le système d'information géographique (SIG) et l'analyse spatiale. Deux groupes d'indices se sont avérés appropriés pour décrire objectivement l'état de fragmentation : les indices de composition et les indices de configuration spatiale. Ces indices descriptifs du point de vue spatial sont alors croisés pour définir et évaluer le degré de l'hétérogénéité spatiale et de déforestation dans cette zone. Ainsi en comparant les résultats obtenus, nous avons constaté que le paysage forestier est en pleine fragmentation au Katanga. La fragmentation reste intense pour les classes des forêts claire-savane boisée, forêt claire du type Miombo humide et forêt secondaire. La classe dominante est celle de forêt claire-savane boisée. Cet état de lieu, nous permet de prévoir la poursuite de cette étude. Elle pourra se focaliser sur l'évaluation et à la cartographie de la déforestation au Katanga en tenant compte du système agricole. Et elle pourra se baser sur les données diachroniques multisources (images satellitaires, photographies aériennes, cartes et reconnaissance de terrain), afin de caractériser le processus de transformation spatiale et la dynamique spatio-temporelle de la zone.

Mots clé : Ecologie du paysage, déforestation, télédétection, fragmentation, Katanga, système d'information géographique, structure spatiale, République Démocratique du Congo.

Tableau 2. Estimations préliminaires des superficies des formations végétales pour la République Démocratique Congo........................................................................... 19

Tableau 3. Répartition de la couverture forestière à travers les provinces......... 20

Tableau 5 . Superficie de principales unités de formations végétales au Katanga...... 22

Tableau 6 . Principaux agents de la déforestation................................................ 23

Tableau 9. Taux d'érosion pluviale en fonction du type de végétation à Lubumbashi 25

Tableau 10 . Données de base de la carte de l'occupation du sol de la République Démocratique

duCongo................................................................................. 41

Tableau 11 . Nombre de taches par classe d'occupation du sol.............................. 63

Tableau 12 . Indices se rapportant aux valeurs extrêmes des aires des classes 64

Tableau 14 . Indices se rapportant aux valeurs extrêmes des périmètres des classes 65

Tableau 15 . Statistiques des mesures de périmètres............................................. 66

Tableau 17. Statistiques en rapport avec les formes des classes.............................. 68

Tableau 18. Indices de comparaison en rapport avec les aires des forêts et du paysage 71

Figure 3: Représentation du modèle conceptuel de la hiérarchie globale écologique 8

Figure 7 : Eléments clés d'un système écologique applicable à chaque échelle spatio-

Figure 11: République Démocratique du Congo: localisation de la province du Katanga 25 Figure 12.Carte de classes d'occupation du sol du Katanga 53
Figure 13: Courbe des fréquences cumulées des taches en fonction des aires pour la classe forêt

claire du type Miombo 55
Figure 14: Courbe des fréquences cumulées des taches en fonction des aires pour la classe forêt

claire-savane boisée 55
Figure 15: Courbe des fréquences cumulées des taches en fonction des aires pour la classe forêt

secondaire 56
Figure 1 6: Courbe des fréquences cumulées des taches en fonction des aires pour la classe

mosaïque forêt-savane 56
Figure 17: Courbe des fréquences cumulées des taches en fonction des aires pour la classe forêt

dense 57
Figure 18: Courbe des fréquences cumulées des taches en fonction des périmètres pour la classe

forêt claire du type Miombo 57
Figure 19: Courbe des fréquences cumulées des taches en fonction des périmètres pour la classe

forêt claire-savane boisée 58
Figure 20 : Courbe des fréquences cumulées des taches en fonction des périmètres pour la classe

forêt secondaire 58
Figure 21: Courbe des fréquences cumulées des taches en fonction des périmètres pour la classe

Figure 22. Courbe des fréquences cumulées des taches en fonction des périmètres pour la classe forêt dense 59 Figure 23 . Courbe de fréquences cumulées des taches en fonction de l'indice de forme pour la classe forêt claire du type Miombo 60 Figure 24 . Courbe de fréquences cumulées des taches en fonction de l'indice de forme pour la classe forêt claire savane-boisée 60 Figure 25 . Courbe de fréquences cumulées des taches en fonction de l'indice de forme pour la classe forêt secondaire 61 Figure 26 . Courbe de fréquences cumulées des taches en fonction de l'indice de forme pour la classe mosaïque forêt-savane 61 Figure 27 . Courbe de fréquences cumulées des taches en fonction de l'indice de forme pour la classe forêt dense 62 Figure 28. Droite de régression des logarithmes des périmètres en fonction des logarithmes des aires des taches pour la classe forêt claire du type Miombo 69 Figure 29. Droite de régression des logarithmes des périmètres en fonction des logarithmes des aires des taches pour la classe forêt claire savane-boisée 69 Figure 30. Droite de régression des logarithmes des périmètres en fonction des logarithmes des aires des taches pour la classe forêt claire secondaire 70 Figure 31. Droite de régression des logarithmes des périmètres en fonction des logarithmes des aires des taches pour la classe mosaïque forêt-savane 70 Figure 32. Droite de régression des logarithmes des périmètres en fonction des logarithmes des

Photo 1 : Forêt dense sèche à cryptosepalum exfoliatum.......................................... 30 Photo 2 : Forêt dense édaphique( Forêt galérie)...................................................... 31 Forêt dense édaphique (Forêt marécageuse)............................................................31 Photo 4 : Prairies aquatiques fixées oligotrophes à feuilles flottantes...........................32 Photo 5 : Prairie aquatique fixées mésotrophes à feuilles flottantes..............................33 Photo 6 : Forêts claires Miombo........................................................................... 34 Photo 7 : Hautes termitières du Miombo katangais................................................... 35 Photo 8: Savane arborée alluviale au Katanga.........................................................36 Photo 9 : Savane du type « Dembo » (à gauche). Savanes steppiques des Hauts Plateaux (au centreet à droite)............................................................................................. 37

TABLE DES MATIERES
CONTEXTE DU TRAVAIL ET PROBLEMATIQUE GENERALE	1
OBJECTIFS DU TRAVAIL	5
I INTRODUCTION GÉNÉRALE	6
I.1 PRINCIPES DE L'ECOLOGIE DU PAYSAGE		6
I.1.1 Historique de l'écologie du paysage		6
I.1.2 Paysage		8
I.1.3 Structure spatiale et processus écologiques		13
I.1.4 Indices de configuration et de composition		15
I.2 DEFORESTATION EN REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DU CONGO		17
I.2.1 Problématique générale		17
I.2.2 Déforestation au Katanga		20
I.3. PRESENTATION DU KATANGA		25
I.3.1 Localisation		25
I.3.2 Aspects climatologiques		26
I.3.3 Aspects géologies et géomorphologies		26
I.3.4 Aspects pédologiques		27
I.3.5 Végétation		28
I.3.6 Perturbations et actions anthropiques		37
II MATÉRIELS ET MÉTHODES	39
II.1 DONNEES CARTOGRAPHIQUES		39
II.2 TRAITEMENT DES DONNEES		40
II.3 ANALYSE DE LA STRUCTURE SPATIALE		42
III.3.1 Indices de configuration spatiale		42
II.3.2 Indices de composition		49
III RÉSULTATS ET DISCUSSION	52
III.1 RESULTATS		52
III.1.1 Traitement des données cartographiques		52
III.1.2 Analyse de la structure spatiale		52
III.2 DISCUSSIONS		72
III.2.1 Méthodologie du travail		72
III.2.2 Interprétation des résultats		76
CONCLUSION ET PERSPECTIVES	79
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES	81
ANNEXE : LISTE DES PUBLICATIONS	84

La surexploitation des ressources naturelles par l'humanité, suite à la forte croissance démographique (Figure 1 et 2), a fait un bond ces quarante dernières années entraînant d'énormes modifications des écosystèmes, lesquelles ont aussi de répercussions sur le climat, la biodiversité et l'occupation des sols. Ce rythme de consommation des ressources naturelles excède leurs rythmes de renouvellement. Ainsi, cette question préoccupe actuellement tant des scientifiques que des hommes politiques, afin de parvenir à une gestion des ressources naturelles qui soit porteuse d'avantages socio-économiques aussi bien qu'écologiques (éco développement). En effet, l'exploitation forestière, l'intensification de terres agricoles, l'exploitation de bois, l'exploitation minière, le développement des infrastructures et l'urbanisation croissante constituent les causes principales de la fragmentation de la végétation naturelle dans les régions tropicales. Mais ces transformations ont de répercussions sur l'ensemble du système écologique mondial, d'où l'intérêt de toute la communauté internationale d'agir.

La Conférence des Nations Unies sur l'Environnement et le Développement (CNUED), qui s'est tenue à Rio de Janeiro, en 1992, a propulsé à l'avant-scène mondiale les questions liées à la foresterie, en particulier la déforestation. Le projet de Convention sur les forêts ne s'est pas concrétisé mais la Conférence a donné lieu à une série d'initiatives internationales visant la promotion d'une gestion durable des forêts, le groupe intergouvernemental sur les forêts, le forum intergouvernemental sur les forêts, la commission mondiale des forêts et du développement durable et des initiatives portant sur les critères et les indicateurs qui pourraient être utilisés, ainsi que l'homologation du bois. La préservation de l'environnement, et donc de la forêt, est un des huit objectifs du Millénaire, lancé en 2000 par les Nations unies. Une course de vitesse est engagée à l'échelle planétaire pour préserver un bien commun universel: les millions de kilomètres carrés de forêts qui contribuent à l'équilibre de la nature et du climat. Au rythme actuel, et selon le rapport annuel de la FAO (2005), plus de 140 x ³

10km² de forêts sont détruits chaque année, soit 28 hectares de coupes par minute. C'est dans cette perspective de la nécessité d'une approche coordonnée dans la préservation des forêts et la conservation de la biodiversité que nous avons initié ces recherches.

Dans la zone intertropicale, précisent Bergonzini et Lanly, (2000), les forêts occupent 36 % de
surfaces émergées, soit un peu plus de1 734 millions d'hectares. 30 % à 40 % de la surface de terre

dans le monde (Figure 1). Elles abritent plus de 50 % de la diversité spécifique terrestres, elles constituent des réservoirs stables pour 46 % du carbone terrestre et absorbent le dioxyde de carbone qui nourrit l'effet de serre et jouent un rôle prépondérant dans le cycle de l'eau. La destruction des forêts est responsable de la perte de 2 % à 5 % de la biodiversité par décennie. On estime qu'environ 137 espèces disparaissent chaque jour dans le monde du fait de la déforestation tropicale. Et pourtant 90 % de la population pauvre, soit 1,5 milliard de personnes, dépendent totalement ou partiellement des forêts pour vivre.

Figure 1: Evolution des superficies des forêts tropicales. Entre 1850 et 2000, plus de15 % des forêts du monde ont été défrichées. Le territoire couvert par les forêts à travers le monde est maintenant réduit à 3500 millions d'hectares principalement pendant la dernière moitié du XXe siècle. Il y a 8000 ans, les forêts recouvraient environ 40 % des terres, soit à peu près 6000 millions d'hectares. Les forêts tropicales viennent de perdre plus de 35 % de superficies (FAO, 1997).

Figure 2: La croissance démographique est l'un des facteurs favorisant de la déforestation. La population mondiale croît actuellement au rythme de 1000 millions de nouveaux individus par décennie. Au cours de la dernière moitié du XXe siècle, la population de notre planète va plus que doubler et passer de 2500 millions à 6000 millions (FAO, 1997).

La République Démocratique du Congo, dont les forêts revêtent plus de 172 millions d'hectares, abritant une faune d'une grande richesse et une biodiversité unique en son genre, constituant le deuxième plus grand massif des forêts tropicales humides du monde après la forêt amazonienne, n'échappe pas à ce phénomène de déforestation et déboisement. Quelques efforts pour une gestion durable des forêts sont réalisés par le gouvernement ainsi que certaines ONG et institutions internationales uniquement pour le bassin du Congo. Cependant au Katanga, l'exploitation minière, l'exploitation intempestive des forêts et des bois et les incendies qui en résultent, réduisent chaque jour ce qui reste de la forêt tropicale sèche.

Et cela a provoqué toutes sortes de modifications du milieu durant les trente dernières années : augmentation des écarts de températures et la violence des vents ; réduction de la pluviométrie ; accélération du ruissellement, de l'érosion et augmentation des risques de crues ; réduction des infiltrations et baisse de niveau de la nappe phréatique ; destruction de la réserve d'eau contenue dans cette biomasse forestière et réduction de l'évapotranspiration, la formation des croûtes latéritiques et l'appauvrissement des sols. L'espace rural constitue donc un système complexe dont l'étude peut s'envisager à différents niveaux d'occupation des sols, et selon différents points de vue. La maîtrise de la complexité des systèmes nécessite une approche renouvelée des dynamiques spatiales. La protection des ressources du milieu, les conflits d'usage nés de la limitation des ressources, la non optimisation de la production agricole, les problèmes de développement de la République Démocratique du Congo impliquent désormais une meilleure gestion de l'espace rural et urbain. Ceci exige alors une quantification des dynamiques spatiales par l'analyse du paysage, permettant de contribuer par la connaissance du milieu à une meilleure gestion de l'espace, c'est-à- dire à une maîtrise de transformations abusives des espaces ruraux, des modes d'utilisation des territoires et leur mise en valeur. L'accroissement de la déforestation qui résulte du développement de ces activités humaines doit inciter la plupart des autorités congolaises à se pencher sérieusement sur le problème et à élaborer une législation suivie et une réglementation favorisant une gestion durable des forêts et la conservation de la biodiversité. Et dans le cadre de nos recherches sur la fragmentation, une contribution significative à été faite à une publication à ce sujet dont l'intitulé, les auteurs et le résumé se trouvent en annexe.

Quelques travaux, avec toutefois les points de vue différents, dans le domaine de gestion et conservation des ressources naturelles ont déjà été réalisés au Katanga. Nous pouvons citer notamment l'étude de Duvigneaud (1952) sur la flore au Katanga et des sols métallifères, de Lebrun et Gilbert (1954) sur la classification écologique des forêts du Congo, de Delvaux (1958) sur les effets mesurés des feux de brousse sur la forêt claire et les coupes à blanc dans la région d'Elisabethville (actuellement Lubumbashi), de Symoens et Gathy (1959) sur l'action humaine sur la végétation de la forêt katangaise, de Malaisse et Leblanc (1978) sur l'écosystème urbain tropical de Lubumbashi, de Bizangi (1983) sur la production du bois de feu et du charbon de bois dans la région de Lubumbashi, de Malaisse et Kapinga (1987) concernant l'influence de la déforestation sur le bilan hydrique de sols à Lubumbashi, de Mbenza (1994) sur la déforestation dans le degré carré de Lubumbashi, de Dikumbwa et Kisimba (2000) concernant les incidences du déboisement sur l'approvisionnement de la ville de Lubumbashi en produit de cueillette, de Frauman (2004) sur l'agriculture et l'état de la déforestation périurbaine à Lubumbashi.

Cependant, l'aspect eco-paysagère s'intéressant particulièrement à l'échelle intégratrice du paysage forestier et son évolution, c'est à dire au changement de la structure spatiale qui influence le processus écologique, reste encore jusqu'à présent, un vaste domaine de recherches écologiques. Et c'est ainsi que nous avons initié un projet de recherche sur l'évaluation de l'état de la fragmentation des forêts au Katanga afin de calculer, à l'aide d'outils d'analyse spatiale, un certain nombre d'indices spatiaux. Ces indices correspondent à des indicateurs de l'état du changement de la structure spatial du paysage.

On peut alors se demander quel est le changement de la structure spatiale qui influence les processus écologiques dans cette province ? Quel est le taux de fragmentation observé ? La problématique tourne autour de cette question principale à la quelle nous tenterons de répondre par analyse et traitement numérique de la carte de l'occupation du sol du Congo. Les méthodes à utiliser ont trait à la cartographie, à la gestion de bases de données, au recueil de données de terrain.

L'objectif principal de cette étude est de pouvoir quantifier l'état de la fragmentation au Katanga, en utilisant les indices de structure spatiale et de composition issus du domaine de l'écologie du paysage. Il se dégage ainsi deux objectifs spécifiques à savoir :

- calculer les indices en rapport avec les aires, les périmètres et les formes de taches

composant les différents types d'occupation du sol, et les indices de composition ;

- interpréter la structure du paysage (taches, classes et paysages), sa composition et son

hétérogénéité spatiale à partir des informations quantitatives observées.

A travers cette étude nous croyons offrir aux autorités congolaises, aux bureaux d'étude et aux forestiers, aux agriculteurs et éleveurs, aux responsables des entreprises minières et aux chercheurs un guide important de conception et un document de travail permettant de mieux appréhender les risques de déforestation, en l'inscrivant dans un plan global de projets d'aménagement et de gestion d'espaces naturels.

Outre le contexte du travail et la conclusion générale, ce travail a trois grandes parties :

- la première concerne les notions se référant à l'écologie du paysage et à la présentation du milieu d'étude ;

Notre étude est contextualisée dans un domaine de recherche beaucoup plus récent à savoir l'écologie du paysage. Il est donc évident que nous précisions cette nouvelle notion ainsi que les différents concepts généraux indispensables dans le cadre de cette étude.

I.1 PRINCIPES DE L'ECOLOGIE DU PAYSAGE I.1.1 Historique de l'écologie du paysage

L'écologie du paysage est une science récente et en évolution. L'expression « écologie du paysage » daterait de 1939. Elle faisait alors écho à une théorie unifiante émergeante (Landscape Ecology pour les anglais, Landschaftsökologie ou Geoökologie pour les allemands, landschapecologie pour les néerlandais), proche de la biogéographie, mais s'intéressant plus spécifiquement aux échelles dites « paysagères » ou « écopaysagères » précisent Burel et Baudry (2003). Elle a commencé à être conceptualisée dans les textes dans les années 1940-1950 et continue à se développer. Wiens (1997) en distingue trois courants historiques nés en Europe et en Amérique du Nord :

- une écologie synthétique et holistique, où l'homme tient une place importante ;

- une écologie classique, où le niveau d'organisation ou l'échelle d'étude deviennent plus large (échelle du paysage) ;

Il s'agit d'une écologie plutôt spatiale, étudiant comment la structure et la dynamique des paysages hétérogènes influent sur les phénomènes écologiques, et réciproquement (Turner, 1989). L'écologie du paysage cherche à identifier les facteurs humains, et écologiques en retour, qui influencent l'organisation de l'espace, son hétérogénéité à diverses échelles, en combinant l'approche spatiale de la géographie et l'approche fonctionnelle de l'écologie (Heinrich et Hergt, 2002). L'écologie du paysage en tant que science décrit et cherche à expliquer (Heinrich et Hergt, 2003) :

- le fonctionnement des paysages (mécanisme et processus, interactions entre les

écosystèmes du paysage, interactions entre les paysages et leur environnement, le flux

d'énergie et de matière traversant les paysages, les cycles biogéochimiques) ; - les qualités écologiques, économiques et sociales du paysage ;

- les diverses fonctions que les paysages exercent au profit de la société et;

Et les méthodes scientifiques de cette nouvelle science sont, la cartographie, la télédétection, les systèmes d'informations géographiques, les techniques d'échantillonnages, les méthodes statistiques et la modélisation.

Si l'écologie s'intéresse à la dynamique de la biodiversité, à toutes les échelles spatiales et temporelles (Ramade, 2003), et comme le montre la Figure 3 dans Bamba (2006), l'écologie du paysage s'intéresse particulièrement à l'échelle intégratrice du paysage, des continents et de la planète, et à l'évolution des paysages sous l'effet des interactions complexes entre processus écologiques et l'organisation des structures spatiales (Burel et Baudry, 2003). Pour décrire ces structures, l'écologie du paysage a dû développer de nouveaux concepts présentés ci-dessous. Il est possible que l'imagerie aérienne qui a commencé à se diffuser, puis l'imagerie satellitaire aient encouragé ces approches nouvelles, en permettant une meilleure appréhension des structures écopaysagères et en offrant un nouveau recul par rapport aux paysages et à leur évolution.

Figure 3: Représentation du modèle conceptuel de la hiérarchie globale écologique. Sur la droite, on retrouve les principales disciplines de l'écologie. On peut remarquer que l'écologie du paysage inclue l'humain comme une partie intégrante de son environnement. Ce concept est présenté en (A) comme une coupe horizontale et en (B) comme un emboîtement des différentes disciplines (D'après Naveh et Lieberman, 1994).

La notion de paysage s'est considérablement développée ces dernières années et fait désormais l'objet d'une discipline scientifique à part entière, l'écologie du paysage. Elle est devenue centrale pour la gestion de l'espace considéré comme un patrimoine commun à préserver (Iorgulescu et Schlaepfer, 2002). Néanmoins cette notion de paysage a souvent oscillé entre deux pôles selon qu'elle soit définie par les sciences naturelles, les sciences humaines ou encore les techniques artistiques :

- le paysage considéré comme la réalité physique d'un espace ; c'est cette conception qui prédomine en écologie du paysage, écologie dans l'espace, étudiant les unités biogéographiques, leur agencement dans l'espace, les communications, les barrières, les fragmentations;

- d'autres ont défini un paysage ce que l'on voit lorsqu'on regarde son environnement à perte de vue, à l'exception des points d'intérêts proches de l'observateur ; on s'est référé également au paysage pour désigner sa représentation dans une oeuvre.

Eu égard ce qui précède, plusieurs définitions du « paysage » ont été présentées par différents scientifiques. Il est défini comme :

- « l'ensemble des éléments essentiellement stables et permanents où se produisent les mécanismes cycliques et finalisés de l'écosystème ; le paysage est la structure de l'écosystème par opposition au fonctionnement de l'écosystème » (UNESCO, 1971 dans Neuray, 1982) ;

- « une étendue de pays qui présente une vue d'ensemble à son observateur » (Petit Larousse, 1974) ;

- « un ensemble unique et indissociable en perpétuelle évolution dont le résultat, instable, de la combinaison dynamique d'éléments physiques, biologiques et anthropiques réagissent dialectiquement les uns sur les autres (Bertrand, 1968) ;

- « un écocomplexe ou un assemblage localisé d'écosystèmes interdépendants qui ont été modelés par une histoire écologique et humaine commune » (Fischesser et Dupuis, 1996) ;

- « un niveau d'organisation des systèmes écologiques, supérieur à l'écosystème ; il se caractérise essentiellement par son hétérogénéité et par sa dynamique gouvernée pour partie par les activités humaines ; il existe indépendamment de la perception » (Burel et Baudry, 2003) ;

- « partie d'un pays que la nature présente à un observateur » (Robert, 1992) ;

- « a portion of Land or expanse of natural scenery as seen by the eye in a single view (Landscape, Oxford dictionary dans Mahy, 2006);

- « portion de territoire hétérogène composée d'ensemble d'écosystèmes en interaction qui se répètent de façon similaire dans l'espace » (Forman et Godron, 1986).

Toutes ces définitions ne se contredisent pas par contre elles sont complémentaires. Le paysage est
donc un concept qui relie l'homme à son milieu, utilisé dans de nombreuses disciplines. Il est alors

le niveau d'organisation où les interactions entre organismes vivants, espace et sociétés (Figure 4) prennent toute leur signification. En tant que conséquence des interactions passées, sa structure nous renseigne sur l'histoire des relations entre les sociétés et leur environnement (paysage culturel). Comme élément contraignant les interactions actuelles, elle est déterminante pour les processus écologiques (écologie du paysage). L'hétérogénéité spatio-temporelle du paysage résulte des interactions entre facteurs naturels mais également entre ces facteurs et les modes d'utilisation de l'espace par les sociétés (Figure 5). La modélisation est un moyen pour intégrer ces facteurs et tester des hypothèses sur la dynamique des paysages et des habitats (Iorgulescu et Schlaepfer, 2002).

Quels que soient son degré de naturalité et l'intensité et l'ancienneté des actions humaines, le paysage conditionne de très nombreux processus naturels. Il contraint à la fois la façon dont l'homme peut utiliser son environnement et les conséquences de cette utilisation. Le paysage en tant que mosaïque d'habitats est ainsi un niveau d'organisation pertinent pour traiter les enjeux de biodiversité et de conservation des espèces. Son approche est donc globale. Ainsi les définitions du paysage peuvent toutefois être groupées en trois ensembles :

- une approche selon laquelle le paysage est déterminé par les facteurs environnementaux majeurs (climat, géologie, topographie) ainsi que par ceux résultant de leur interaction (hydrologie et végétation) ; et à ces facteurs naturels vient se rajouter l'impact, de plus en plus important, des activités humaines ;

- une approche centrée sur la perception de l'environnement par un organisme vivant quelconque, notamment la perception de l'hétérogénéité de l'environnement du point de vue de ses fonctions vitales ;

- une approche centrée sur la perception par l'homme ; c'est-à-dire, dans ce point de vue anthropocentrique, le paysage est formé par les entités fonctionnelles qui ont un sens pour la vie de l'homme.

Nous tacherons donc dans le cadre de nos recherches de considérer, comme l'affirme Burel et Baudry (2003), le paysage comme la résultante de la dynamique du milieu et de la société qui s'y est développée, dont la structure, l'organisation, la dynamique sont en interaction constante avec les processus écologiques qui s'y déroulent (Figure 4 et 5). Il est alors, d'une manière générale, convenable de considérer le paysage à une aire relativement large, de quelques hectares à quelques centaines de km² (Forman et Godron, 1986). Cependant on doit tenir compte en écologie du paysage, de l'échelle de perception humaine, qui exclut donc les échelles de l'ordre de la région et

du continent d'une part, et des échelles très locales de l'ordre de m² par exemple d'autre part (Burel et Baudry, 2003) (Figure 4). L'écologie du paysage considère donc l'effet de l'échelle spatiale sur le fonctionnement des écosystèmes, et met l'accent sur les vastes échelles d'espaces et les effets écologiques du mode d'organisation spatiale des écosystèmes (Ricklefs et Miller, 2005).

Figure 4 : Le paysage, niveau d'organisation des systèmes écologiques situés au-dessus de l'écosystème, mais en dessous de la région et du continent (D'après Forman, 1995 dans Burel et Baudry, 2003)

Figures 5 : Démarche scientifique en écologie du paysage: le paysage est la résultante de la dynamique du milieu et de la société qui s'y est développée. La structure, l'organisation, la dynamique du paysage sont en interaction constante avec les processus écologiques qui s'y déroulent (D'après Burel et Baudry, 2003).

I.1.2.2 Eléments du paysage

Une structure paysagère est caractérisée par trois éléments essentiels (Figure 6) basés sur la configuration spatiale des unités paysagères (Forman, 1997): les taches, les corridors écologiques, la matrice.

Figure 6 : Eléments de base d'une structure paysagère formant les paysages à savoir les taches, les corridors et la matrice (D'après Burel et Baudry, 2003).

Les taches sont des mosaïques d'unités fonctionnelles, des surfaces qui diffèrent, par leur apparence et leur composition, de ce qui les entoure (la matrice). Ces unités, soulignent Bogaert et Mahamane (2005), représentent des conditions environnementales homogènes et leurs frontières se distinguent par les discontinuités dans les variables d'état d'une magnitude (amplitude) qui est significatif pour les processus écologique ou l'organisme considéré. Elles peuvent donc largement

varier en taille, forme, type, hétérogénéité et /ou en caractéristiques des frontières. L'ensemble des unités fonctionnelles ayant des caractéristiques similaires pour le processus considéré forme un type ou une classe (Iorgulescu et Schlaepfer, 2002).

Les corridors écologiques sont des unités ayant une forme linéaire caractéristique et remplissant des fonctions écologiques de conduit (passage), filtre ou barrière. Ils sont souvent présents dans un paysage en forme d'un réseau.

La matrice désigne généralement l'élément dominant d'un paysage homogène, observé à la fois en tant que support et que produit de la biodiversité. Elle constitue donc l'élément englobant le plus extensif et le plus connecté.

Parmi les types, la « matrice » est le type le plus répandu et le moins fragmenté soulignent Iorgulescu et Schlaepfer (2002) ainsi que Bogaert et Mahamane (2005). Ce type peut également être considéré comme l'arrière plan du paysage, dans lequel se situent les autres éléments. Ces différents éléments d'une matrice écopaysagère s'interconnectent de manière complexe. Notons que la subdivision du paysages en ce trois éléments à savoir taches, corridors et matrices est connu comme modèle « patch - corridor - matrix » (Forman et Godron, 1981 ; Forman et Godron, 1986 ; Forman, 1997 dans Bogaert et Mahamane, 2005). Et ce modèle sert souvent de base de référence pour les mesures de configuration spatiale.

L'importance de la structure spatiale des écosystèmes paysagers pour éclairer les processus écologiques est reconnue par la communauté écologique (Fortin, 2002 dans Bogaert et Mahamane, 2005). Chaque système écologique (Figure 7) est caractérisé par une interdépendance de trois éléments clés: sa configuration, sa composition et son fonctionnement. Un changement d'un des éléments aura des répercussions sur les deux autres. Et si la structure spatiale d'une composante paysagère change, par exemple suite à la fragmentation d'une zone forestière, les processus de migration des populations qui utilisent cette forêt changeront également. En plus, si l'écosystème considéré est fragmenté, la composition du paysage connaîtra une dynamique, car les zones initialement couvertes par la forêt seront remplacées par une autre classe d'occupation du sol. Ce principe justifie l'importance donnée en écologie du paysage à l'étude des structures spatiales des paysages (Bogaert et Mahamane, 2005).

Figure 7 : Eléments clés d'un système écologique applicable à chaque échelle spatio-temporelle : la structure du paysage, la composition et les fonctions présentes dans le paysage (D'après Noon et Dale (2002) dans Bogaert et Mahamane, 2005).

En plus, les structures caractéristiques des paysages sont vraisemblablement le résultat de l'action des processus écologiques, c'est-à-dire, certains processus produisent des configurations particulières (par exemple, les habitants spatialement dispersés proviennent de la fragmentation). En analysant le structures du paysage et leur dynamique, des déductions utiles au sujet des processus (écologiques) fondamentaux peuvent être faites, et vice versa (Coulson et al., 1999 ; Bogaert et al., 2004 ; dans Bogaert et Mahamane, 2005). Cette proposition est connue sous le terme« pattern/process paradigm » et est une hypothèse centrale de l'écologie du paysage, qui aussi souvent est définie pour cette raison comme « une branche de la science développée pour étudier les processus écologiques dans leur contexte spatial » (Antrop, 2001 ; Stine et Hunsaker, 2001 dans Bogaert et Mahamane, 2005). Ainsi à la structure spatiale du paysage, sont donc généralement liés les concepts fragmentation, connectivité et hétérogénéité.

La fragmentation, comme le montre la Figure 8, c'est un processus responsable de la dynamique spatiale du paysage. Elle produit beaucoup de changements quantifiables du paysage : une surface réduite d'habitat, un accroissement des bords, une surface intérieure réduite, un isolement des taches et une augmentation du nombre de taches (Davidson, 1998 dans Bogaert et Mahamane, 2005) phénomène caractérisée par une diminution de la surface totale d'un habitat et son éclatement en fragments, ou plus simplement par une rupture de continuité (Burel et Baudry, 2003).

La connectivité, c'est le fait que deux taches de même type soient adjacentes, jointes, dans l'espace ; c'est donc un processus essentiel de la dynamique des paysages après perturbation ou abandon des terres agricoles (Burel et Baudry, 2003).

L'hétérogénéité, le paysage est souvent défini comme une mosaïque spatialement (et temporellement) hétérogène (Risser et al., 1983 dans Burel et Baudry, 2003; Forman, 1995), d'où l'intérêt de définir le concept de l'hétérogénéité ; l'hétérogénéité a deux composantes qui sont la diversité des éléments (la composition qui est fonction de la richesse et de l'équitabilité) du paysage et la complexité de leurs relations spatiales (configuration). L'hétérogénéité du paysage peut être considérée comme « l'interprétation » de la structure spatiale (Figure 9). Elle dépend donc de la nature des éléments paysagers et de l'échelle à laquelle le système étudié est représenté (Burel et Baudry, 2000 dans Bogaert et Mahamane, 2005).

Figure 8: Illustration de la fragmentation: de (a) à(c), on observe une augmentation du degré de fragmentation par l'augmentation du nombre de taches, par la diminution de la taille des taches, par la rupture de continuité et l'augmentation de l'isolation. (D'après Burel et Baudry, 2003 ; Bogaert et Mahamane, 2005).

Figure 9: Illustration des composantes de l'hétérogénéité spatiale: de (a) à (b), l'hétérogénéité diminue parce que la configuration du paysage est moins complexe en (b) qu'en (a) ; de (b) à (c), l'hétérogénéité augmente par un changement de la composition du paysage (nombre d'éléments et leur proportion) (D'après Burel et Baury, 1999).