mercredi 5 novembre 2014

Dahm et al 2013: encore une étude scientifique observant le faible impact de la morphologie sur la qualité piscicole

Veronica Dahm et ses collègues travaillent au Département d'écologie aquatique de l'Université de Duisburg-Essen (Allemagne) et à l'Institut d'hydrobiologie et de management des écosystèmes aquatiques de l'Université des sciences de la vie de Vienne (Autriche).

Qu'ont fait les chercheurs germano-autrichiens dans leur travail? Ils ont d'abord constaté que la majorité des études analysent les mesures biométriques des rivières et de leurs réponses aux facteurs environnementaux de stress à partir de bases de données petites et hétérogènes. Un problème méthodologique que nous soulevons depuis longtemps, mais qui n'inquiètent pas plus que cela les décideurs, hélas… Les auteurs ont donc sélectionné 2302 sites de mesure en Allemagne et en Autriche, qui présentent des résultats assez cohérents pour permettre l'analyse des populations de poissons (n=713), de macro-invertébrés (n=1753) et de diatomées (n=808). Les sites en question ont été subdivisés en rivières de plaine et rivières de montagne.

Corrélation faible entre les facteurs hydromorphologiques
et la dégradation piscicole

L'indice multimétrique prédictif utilisé pour la faune piscicole n'était pas l'IPR exploité en France, mais l'EFI + (European Fish Index), mis en oeuvre dans le cadre de la Directive européenne sur l'eau DCE 2000. Au sein de l'EFI+, onze facteurs sont pris en compte qui indiquent la plus ou moins grande tolérance des espèces à des environnements dégradés.

V. Dahm et ses collègues ont ensuite croisé ces mesures de qualité biologique avec les données disponibles sur quatre causes connues d'impact : l'hydromorphologie, la qualité physico-chimique, l'occupation des sols en rive, l'usage des sols sur le bassin versant. Chacune de ces causes est subdivisée en facteurs. Par exemple pour la physico-chimie : conductivité, oxygène, pH, nitrate, phosphate total. L'hydromorphologie comporte 8 facteurs dont trois sont liés aux obstacles à l'écoulement.

Quel est le principal résultat ? La mesure de coefficient de corrélation de rangs de Spearman indique qu'il n'y a pas de facteur majeur de stress, mais tous les indices biologiques dans tous les types de rivières sont impactés de manière plus forte par la qualité physico-chimique de l'eau. Par exemple, pour les poissons, le r de Spearman varie de 0,14 à 0,16 selon les indices formant la métrique EFI+, ce qui est positif mais faible (moins de 2% de la variance expliquée), alors que pour les nitrates, cette corrélation monte de 0,29 à 0,45 et, pour les phosphates, de 0,24 à 0,45. La corrélation positive avec la dégradation de l'indice est donc deux à trois fois plus prononcée pour la physico-chimie que pour l'hydromorphologie.

L'excès de nutriment lié aux usages des sols sur bassin versant
reste le premier facteur de dégradation

Conclusions des chercheurs : "L'excès de nutriment et l'occupation des sols sur le bassin versant sont les deux facteurs de stress discriminant pour tous les groupes d'organisme, dépassant les effets du stress hydromorphologique à l'échelle des sites." Et ils ajoutent : "Nos résultats suggèrent que beaucoup de rivières sont encore considérablement affectées par l'excès de nutriments (eutrophisation), ce qui peut être directement relié à l'usage des sols sur leur bassin versant".

Certes, comme nous avons coutume de le rappeler, une étude scientifique n'est jamais qu'un élément parmi d'autres dans un vaste corpus de connaissances en cours de construction. La position de sagesse consiste à examiner les raisons pour lesquelles les conclusions des travaux divergent (si c'est le cas), afin d'améliorer les outils d'observation, d'expérimentation et de modélisation. C'est la différence entre la science et l'idéologie, la première progresse par autocritique permanente et ouverte de ses méthodes et de ses résultats, la seconde se bloque sur des dogmes indiscutables.

Comme le travail de Van Looy et al 2014 sur la Loire et ses affluents, cette étude germano-autrichienne incite donc à la plus grande prudence dans nos choix publics sur les rivières. Elle va à l'encontre des positions dogmatiques des autorités françaises en charge de l'eau, dont la politique de qualité des rivières a manifestement été choisie en fonction du travail d'influence des lobbies plutôt que du travail de recherche des scientifiques. L'ensemble de ces éléments sera bien sûr opposé aux dites autorités publiques lorsque, conformément à la loi, elles devront motiver et justifier sur chaque ouvrage du caractère proportionné des aménagements à fin de continuité écologique.

Référence : Dahm V. et al. (2013), Effects of physico-chemistry, land use and hydromorphology on three riverine organism groups: a comparative analysis with monitoring data from Germany and Austria, Hydrobiologia, 704, 1, pp 389-415

Note complémentaire : rappelons que dans la même revue Hydrobiologia, une équipe de chercheurs allemands a étudié 24 tronçons de rivières ayant bénéficié d’une opération de restauration morphologique, et a testé le résultat directement en fonction des critères de qualité de la DCE (les indicateurs objectifs du rapportage à l’Union européenne). On observe un effet sur les populations de poissons (dans 11 cas sur 24, soit une minorité d’expériences), mais rien de notable sur les populations de macrophytes et macro-invertébrés. Conclusion la plus remarquable : une seule opération de restauration écologique sur 24 permet d’arriver au bon état écologique au sens de la DCE, soit un taux d’échec énorme montrant que l’hydromorphologie n’est pas au cœur des enjeux les plus urgents de qualité des rivières au sein de l’Union européenne. Il est donc mensonger de prétendre que l'effacement des seuils est une condition sine qua non du "bon état" au sens de la DCE 2000, et il est temps que les représentants du Ministère de l'Ecologie et des Agences de l'eau cessent de proférer ces mensonges d'Etat tout en dilapidant l'argent public. Pour une autre étude récente montrant que la restauration a malgré tout de effets positifs, voir Lorenz AW et al. 2013 ci-dessous. Cela n'est pas contradictoire et cela rappelle l'importance des études quantitatives multicritères (comme Dahm et al 2013 ou Van Looy et al 2014), qui sont rares en hydro-écologie, par rapport aux études qualitatives sur site, qui sont légion : on peut toujours trouver quelques effets positifs sur tel ou tel compartiment biologique quand un barrage est effacé, mais cette mesure seule ne dit jamais si un effet supérieur aurait été obtenu avec un autre choix. C'est donc une affaire de balance entre les coûts engagés, les avantages écologiques relatifs obtenus et, aussi, les effets non-environnementaux indésirables (qui sont nombreux dans le cas des effacements de seuils et barrages).
Références : Haase P. et al (2013), The impact of hydromorphological restoration on river ecological status: a comparison of fish, benthic invertebrates, and macrophytes,  Hydrobiologia, 704, 1, pp 475-488. Lorenz AW et al. (2013), Do adult and YOY fish benefit from river restoration measures?, Ecological Engineering, 61, A, 174–181

9 commentaires:

  1. Il conviendrait également de rappeler que le fonctionnement hydromorphologique d'une rivière à une influence sur la qualité physico-chimique de ses eaux: une rivière qui fonctionne convenablement dispose de capacités d'autoépuration et de résilience beaucoup plus élevées qu'une rivière dégradée du point de vue hydromorphologique.
    Un lecteur de votre blog.

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  2. Bonjour

    Il est certain que l'écosystème aquatique est... un système justement, et c'est ce qui rend difficile sa modélisation puisque tous les compartiments se répondent de manière dynamique.

    Ce discours sur l'auto-épuration est un peu à relativiser, voir le workshop Onema au lien ci-après.
    http://www.hydrauxois.org/2013/01/les-seuils-et-barrages-nuisent-ils.html

    Il y a aussi le gros travail mené en Bassin de Seine par le CNRS et ses partenaires (Piren) depuis les années 1990. Voyez cette thèse de Passy 2013, en particulier les 2 études sur le rôle des réservoirs et étangs:
    https://tel.archives-ouvertes.fr/file/index/docid/789546/filename/these_Paul_Passy.pdf

    Egalement cette thèse de Sebilo sd, notamment chapitre sur lacs et réservoirs:
    http://seine-aval.crihan.fr/web/attached_file/componentId/kmelia53/attachmentId/3406/lang/fr/name/2719890689u-Sebilo_Doctorat.pdf

    Par ailleurs, à part le lobby agricole et la direction de l'eau au ministère, je ne vois pas bien qui a intérêt à suggérer que l'on pourrait polluer à volonté en laissant les rivières "s'auto-épurer"… Car ce que Dahm 2013 ne disent et ne mesurent pas, c'est que l'usage des NK est généralement corrélé à l'usage des pesticides et autres phytosanitaires, ensemble dont le cocktail chimique est à peu près inconnu en effet immédiat / durable sur les organismes aquatiques. Le déficit de connaissance, il est à tout les niveaux… (On pourrait aussi évoquer les 450 micropolluants attestés dans les rivières, mais non mesurés en routine)

    Mais trêve de polémique, j'ai surtout envie de dire : des chiffres, pas des adjectifs. Quand vous dites "beaucoup plus élevée", par exemple, cela se quantifie histoire de ne pas laisser trop de place à la subjectivité. Dahm et al 2013 montrent que les sous-facteurs forêts / terres arables du BV, anticorrélés, sont les premiers critères de variance dans l'analyse composante principale de l'usage des sols. Hélas, ils n'ont pas croisé les mesures NP de physico-chimie avec les sous-facteurs de l'hydromorpho. (notamment impoudment , downstream et upstream barriers), ce qui nous aurait donné une première estimation.

    Il faudrait une mesure des nutriments (et si possibles autres substances) en rivières sans agri et sans seuil / avec agri. et sans seuil / avec agri. et avec seuil / dans ce dernier cas, une mesure nutriments dans la retenue des seuils et dans les zones non impactées en morpho. aval / amont. Cela permettrait de vérifier si les retenues de seuils jouent un rôle de filtre ou non, et de faire un bilan global BV. Je vais chercher là-dessus.

    Bonne journée, CFC

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  3. C'est un peu péremptoire, j'en conviens mais l'inconséquence des uns ne saurait à elle seule justifier celle des autres !
    Aussi, la croisade que vous menez contre les concepts de l'hydromorphologie et de continuité écologique n'a pas vraiment d'intérêt si votre ambition est de contribuer à une meilleure gestion des eaux dans leur ensemble.
    L'honnêteté intellectuelle demanderait que vous ne fassiez pas que sélectionner les travaux scientifiques confortant vos points de vue.
    Avec cette logique épistémique, le changement climatique pourrait être une vue de l'esprit, le tabac bon pour la santé, le sport un risque accru d'accident cardiovasculaire, etc.
    Je pense, et vous me rejoindrez probablement, qu'il convient d'agir de façon équilibrée sur toutes les composantes de la gestion des eaux (eau "milieu", eau "ressource", eau "risque").
    Cordialement

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  4. Ah d'abord permettez une précision importante

    Vous écrivez : "la croisade que vous menez contre les concepts de l'hydromorphologie et de continuité écologique"

    Je m'inscris en faux et je regrette beaucoup que la formulation ait pu laisser entendre que tel serait le cas. Une telle croisade n'aurait aucun sens et je lis avec le plus grand intérêt les travaux des chercheurs sur ces thèmes hydromorpho / hydroéco / hydrobio.

    En revanche, on peut dire que nous menons croisade contre "une POLITIQUE de la continuité écologique", et c'est tout à fait différent.

    C'est cette politique qui a commencé (à partir du milieu des années 2000 en France, mais il y aurait bcp à dire sur le cas nord-américain depuis 1980) à biaiser certaines formulations, à procéder à des généralisations douteuses, à sauter à des conclusions hâtives, à monologuer sans écouter les réactions de la société civile, à écraser les "non-sachant" de sa supériorité, à classer plus de 10.000 seuils (18000? il semble qu'on ne sait même pas en séminaire...) avec objectif aménagement 5 ans, etc. Et en dernier ressort, à se pointer chez les gens en leur laissant le choix entre la pelleteuse ou la ruine pour leur seuil de moulin, car c'est bien là où nous en sommes.

    Donc quand vous faites cela, vous avez intérêt à avoir derrière vous des arguments extrêmement robustes pour asseoir votre politique. Pas seulement "la rivière se porte mieux sans seuil" parce que nous savons tous qu'elle se porterait mieux sans l'homme, à un certain degré d'abstraction où l'on envisage la nature "du point de vue de la nature" (évidemment pas mon point de vue en l'espèce). On dit souvent en science qu'une affirmation extraordinaire appelle des preuves extraordinaires (symétrique du rasoir d'Ockham), je rajouterais qu'une politique agressive appelle des connaissances indiscutables! Plus forte est la norme que vous imposez et plus convaincante doit être la démonstration des bénéfices résultant de l'application de cette norme.

    Sur la "logique épistémique", je vais faire un second message plus tard, car c'est intéressant mais plus complexe qu'une histoire de cherry picking.

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  5. Retour.

    Vous faites un parallèle avec les sciences du climat et il se trouve que je le fais souvent aussi.

    On a commencé à avoir de modèles numériques avec des précurseurs comme Mannabe, Wetherald, dans les années 1960. Aujourd'hui on a plus de 20 modèles couplés de circulation océan-atmosphère, un plus grand nombre encore de RCM et autres modèles de complexité intermédiaire. Il a fallu en gros 30 à 40 ans, des budgets énormes, des séries de mesures empiriques très longues et de grande qualité (avec ré-analyses de mesures par modèles), des missions satellite sur le budget radiatif, la création du GIEC… pour que les chercheurs commencent à cerner leurs niveaux d'incertitude et à émettre (avec la plus grande prudence quand on lit les rapports) des propositions qu'ils estiment robustes sur le poids relatif des facteurs concourant à la hausse des Ts depuis l'ère industrielle. Encore aujourd'hui, des sujets centraux comme la part de variabilité naturelle / stochastique, la dynamique du cycle carbone ou le forçage aérosols sont débattus dans la communauté.

    Alors en miroir de la climatologie (plus exactement des sciences du climat), sur cette question des "logiques épistémiques", je dis à l'hydrologie : et vous, vous en êtes où ? Où sont vos modèles ? Où sont vos séries de données homogénéisées sur une rivière, un BV, un système fluvial voire une hydro-écorégion ? Quand vous essayez d'adresser un phénomène assez vaste – par exemple perte de biodiversité aquatique – dont on sait très bien qu'il a des causes potentielles multiples et un pas de temps assez long, et quand vous voulez aller au-delà du papier phénoménologique généraliste / du papier métrique hyperlocalisé, quel est au juste votre régime de démonstration? Puisque certains d'entre vous, tout à la joie de voir des opportunités d'action en ingénierie hydro-écologique, se frottent au jeu toujours périlleux du travail avec des décideurs politiques, comment estimez-vous votre capacité à mesurer et communiquer aux citoyens les incertitudes de vos méthodes, de vos calculs et de leurs conclusions ?

    Dans une démocratie devenue très interactive et où l'expertocratie triomphante de l'après-guerre n'a plus vraiment bonne presse en raison des effets pervers du progrès que cette expertocratie garantissait (à tort) sans nuage, ces questions doivent être adressées par ceux qui se disent experts et qui tirent de cette préséance une capacité à influer la vie d'autrui à travers des choix publics.

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  6. (Suite car limitation)

    Pour revenir au choix de parler ici de Van Looy 2014 ou Dahm 2013 :
    - ce sont de facto quelques-unes des rares études qui font du quanti sur une base assez homogène (issue de l'obligation DCE 2000 de normaliser en rapportage la métrique du compartiment biologique) et qui essaient donc de pondérer des facteurs ;
    - oui, il y a plein d'études (une est citée dans l'article) qui observent qu'après suppression d'un barrage et retour à une rivière "naturelle" (=techniquement reprofilée comme conforme à notre calcul de naturalité :-)), on observe le retour local des espèces qui préfèrent les écoulements naturels par rapport à celles qui apprécient les milieux de retenue (mais la dimension truisme de ces études ne vous échappe probablement pas, je pense :-) ;
    - Hydrauxois assume de toute façon le fait d'être une association engagée, pas un centre de ressources en hydrologie, c'est la simple existence d'études scientifiques affirmant le contraire de la doxa publique qui mérite explicitation des interlocuteurs portant ladite doxa, et qui nourrit le débat démocratique.

    Pour finir sur du plus concret, je vous donne mon point de vue actuel (qui changera certainement à mesure de mes lectures et échanges!) :
    - le déclin déjà ancien des amphibiotiques anadromes en intérieur de bassin versant a partie liée avec la morphologie et l'aménagement hydraulique en particulier (mais pas que) ;
    - le déclin plus récent des catadromes, c'est un chantier ouvert et au sein des aménagements hydrauliques, il est douteux que les petits seuils soient responsables majeurs par rapport au gros ;
    - pour tous les holobiotiques, c'est un champ relativement peu étudié et qu'on en soit à 2014 à l'application millimétrique du protocole ICE sur 10.000 seuils est complètement délirant (point de vue partagé par un ancien de l'Onema que je ne citerai pas ;-) mais aussi par pas mal d'ingés en BE, qui obéissent au financeur mais qui n'en pensent pas moins…).

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  7. Et enfin (ouf!)

    "Je pense, et vous me rejoindrez probablement, qu'il convient d'agir de façon équilibrée sur toutes les composantes de la gestion des eaux (eau "milieu", eau "ressource", eau "risque")."

    Oui bien sûr, je vous rejoins là-dessus sans problème ! Et comme je le dis aux moulins, autant on peut contester les méthodes brutales, les coûts démesurés et les arbitrages peu démocratiques des réformes actuelles, autant sur le fond on est entré dans une nouvelle époque du rapport entre les hommes et les milieux, donc l'indifférence aux impacts n'est plus une option.

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  8. Je ne souhaite pas entrer dans la surenchère d'arguments étayés sur ce sujet. Vous semblez très bien documenté et plus que ce que mon temps de cerveau disponible sur le sujet ne me permet de l'être.
    Quoi qu'il en soit, je pense qu'Hydrauxois et les asso. de barragistes dans leur ensemble gagnerait en considération vis à vis des pouvoirs publics à se positionner en partenaire plutôt qu'en opposant systématique; ce qui n'empêche pas la critique.
    Je suis sur qu'il existe des passerelles entre le "bon état des eaux" et les intérêts des barragistes. Il faudrait d'abord se poser des questions de fond simple.
    Qu'est ce qu'une rivière en bon état ? Quelles rivières veut on collectivement ?
    La politique actuelle de rétablissement de la continuité écologique et de l'eau dans son ensemble manque sans doute parfois de discernement . Son efficacité et son cout peuvent être discutés et interroger les usagers de l'eau qui la finance.
    De même, la légitimité des financements publiques, sans lesquels les projets hydroélectriques ne seraient pas réalisables sur le plan technico-économique, sur des ouvrages de production dont les bénéfices sont presque exclusivement privés peut poser question au contribuable.
    La valeur patrimoniale et le potentiel énergétique des petits ouvrages hydrauliques ne sont pas discutables. Néanmoins, les ouvrages hydrauliques ont de tous temps été encadrés par le droit notamment pour prévenir les conflits d’usage.
    S'ils sont présents depuis des temps anciens, ils étaient utilisés et entretenus. Que doit on faire aujourd'hui face à cette multitude d'ouvrages qui a perdu tout usage et n'est plus source que de problèmes tant pour le milieu que pour leurs propriétaires qui ignorent bien souvent son fonctionnement et leurs droits et devoirs.
    Ne peut on pas agir sans regret et de façon circonstanciée, avec eux et pour eux, afin d'améliorer la situation?
    Ne peut on pas éviter la logique d'affrontement qui ne sert personne, avoir des positions moins manichéennes et rechercher, faute de consensus, un compromis au cas par cas?
    Si je comprends votre démarche légitime et argumentée, le conservatisme et la radicalité dont vous faite preuve me gène. Je suis pourtant certains que les barragistes peuvent eux aussi contribuer à l'amélioration de la qualité des eaux pour peu qu'ils soient suffisamment structurés pour participer de manière constructive à la recherche de solutions, de compromis.
    Cet échange intéressant ne saurait se poursuivre sur ce blog.
    Peut être aurons nous un jour l'opportunité d'échanger à nouveau sur ce sujet.

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  9. En effet, le format blog n'est pas idéal. Quelques précisions ultimes et au plaisir d'en parler dans la "vraie vie" :-)

    - Hydrauxois n'est pas une association de barragistes (sinon on serait EAF ou FHE), la majorité du bureau n'a même pas de moulins, on a des adhérents historiens, naturalistes riverains, simples citoyens, etc. On est né dans la défense d'un barrage communal, donc d'abord dans une logique de bien commun plus que d'intérêts privés d'exploitants ou de propriétaires. Mais par la force des choses, la majorité de nos adhérents est désormais constituée de moulins, puisqu'ils sont au coeur de l'hydraulique rurale!

    - Entièrement d'accord sur les moulins laissés à l'abandon ou les moulins dont les propriétaires n'entretiennent pas des ouvrages fonctionnels, la première chose qu'on fait est une visite chez l'adhérent (s'il a un moulin) et un rappel des obligations règlementaires comme des usages hydrauliques.

    - Tous nos adhérents moulins veulent des eaux en bon état et pour cause, ils en sont les riverains. Pas mal font chambre d'hôte ou gîte rural, aucun envie d'avoir un cloaque sous leur nez !

    - Compromis au cas par cas : volontiers. Cela se passe sur certaines rivières, sur d'autres non.

    - Partenariat : avec un pistolet sur la tempe ? Non. Le problème est très simple, l'Agence de l'eau débloque des fonds pour les aménagements écologiques sans arasement ni dérasement, on devient partenaire, tout le monde est content. Mais pour l'instant, on a des descentes DDT-ONEMA en vue de casser des droits d'eau, des Agences qui financent très peu et à des conditions très limitatives, certains syndicats qui refusent tout dialogue et n'ont même pas la politesse de répondre aux courriers, des PNR qui refusent des PAP, la Préfecture qui a promis qu'elle nous contactait pour concertation mais ne nous a jamais recontacté après sa promesse, le process SRCE qui ne nous consulte même pas…

    - Quand vous bossez collectivement des milliers d'heures par an à travailler sur les rivières et que vous rencontrez cette indifférence ou cette hostilité, que croyez-vous qu'il arrive? Je crois que vous ne vous rendez pas compte du niveau de blocage de la concertation.

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