La faune et la flore en surchauffe

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octobre 2018
Biodiversité en ville

En ville, la hausse des températures modifie la biodiversité. Rennes et Nantes sont confrontées à ce problème.

Il a fait chaud cet été. La vague de chaleur n’a pas épargné la Bretagne. Le 6 août à Rennes, le thermomètre est monté jusqu’à 35 °C. Ce soir-là, la température à la campagne est doucement redescendue à 15 °C. Mais durant cinq nuits d’affilée, la température dans le centre-ville est restée supérieure à 20 °C ! Ce quartier est devenu un “îlot de chaleur urbain”. « Ce phénomène des îlots de chaleur est étudié depuis les années 70, avec les premières recherches en climatologie urbaine, explique le géographe climatologue Xavier Foissard. Depuis les années 2000, il y a un regain d’intérêt des pouvoirs publics et des scientifiques pour l’étude du climat en ville, notamment pour établir des dispositifs d’adaptation. » Au laboratoire LETG(1), le climatologue a consacré sa thèse en 2015 aux îlots de chaleur à Rennes.

La surchauffe urbaine a plusieurs causes. Elle dépend de la configuration des rues, du revêtement, des activités humaines... et surtout de la végétation. « En été, la température d’un boulevard bordé d’arbres est de trois à cinq degrés inférieure à celle du même boulevard non planté », rappelle Philippe Clergeau, professeur au Muséum national d’histoire naturelle et spécialiste de la biodiversité en ville (lire p. 12). L’ombre des arbres empêche les surfaces minérales de devenir brûlantes au soleil. L’évapotranspiration, autrement dit l’eau libérée par les feuilles, rafraîchit l’air ambiant. « Mais certaines plantes ne rafraîchissent pas l’atmosphère, précise Philippe Clergeau. Par exemple des espèces méditerranéennes sur une toiture, qui consomment très peu d’eau. Des recherches en physique, en écologie et en botanique sont en cours. »

Les bourgeons s’ouvrent

Pour les citadins, l’absence de rafraîchissement nocturne répété crée un stress thermique, qui fragilise les plus vulnérables. Et pour les plantes et les animaux ? La différence de température moyenne entre quartiers influence les végétaux. À Rennes, les bourgeons s’ouvrent dix jours plus tôt, là où il fait chaud. Des chercheurs rennais(2) l’avaient montré en 2009, dans la première étude pluridisciplinaire sur la biodiversité en ville, Ecorurb(3). Depuis, d’autres études ont confirmé que le climat urbain, dont les îlots de chaleur sont les phénomènes extrêmes, a des effets sur la vie des plantes.

L’originalité d’une nouvelle étude réalisée au LETG est d’établir le lien entre les îlots de chaleur et la vie animale. Elle est réalisée par Xavier Foissard et sa collègue Solène Croci, écologue urbaine CNRS. « Nous avons choisi d’étudier les carabes, des coléoptères qui vivent l’hiver dans le sol, explique-t-elle. Ce sont des insectes très sensibles à la température. »

Les deux chercheurs se sont intéressés à l’abondance des espèces. Ils ont sélectionné dix-neuf sites, entre le centre-ville de Rennes et la campagne de Betton, à quelques kilomètres au nord. La température a été mesurée dans le sol et dans l’air. Premier constat : il y a moins d’espèces là où il fait chaud.

« Mais il est encore difficile de confirmer si c’est dû seulement au paysage, ou aussi à la température », précise Solène Croci. Les zones les plus chaudes sont les plus urbanisées. Certaines espèces pourraient être absentes non pas à cause de la fragmentation de l’habitat, ce qui est connu, mais de la température.

Les insectes émergent

Les scientifiques ont également étudié la date d’émergence de deux espèces de carabe. C’est le moment où les insectes, qui hibernent, sortent de terre au printemps. Les scientifiques ont délimité des enclos d’un mètre carré, puis ont enlevé tous les carabes qui s’y trouvaient naturellement. Ils ont fermé les enclos : les carabes recensés les jours suivants dans ces pièges venaient d’émerger. Deuxième constat : les carabes des villes semblent sortir plus tôt que ceux de la campagne. « Les premiers résultats de cette étude doivent être confirmés, complète Xavier Foissard. Ils suggèrent qu’il y a un lien entre le climat et l’émergence des carabes. La température élevée en ville pourrait influencer ces insectes. » Ces résultats seront communiqués lors du colloque Sfécologie, le 25 octobre.

Microclimats urbains

Le climat et la biodiversité urbaine sont aussi étudiés dans les Pays de la Loire. Coordonné par Agrocampus Ouest, le projet régional Urbio(4) a été mené durant cinq ans à Nantes, Angers et La Roche-sur-Yon. Il s’est terminé l’an dernier. Ses résultats sont présentés dans des fiches de synthèse, réalisées par Plante & cité(5). Dans le cadre de ce projet, Marjorie Musy, directrice de recherche au Cerema(6) à Nantes, a encadré une thèse sur les microclimats urbains. S’appuyant sur des données de mesures(7), un diagnostic des îlots de chaleur urbains a été réalisé, pour développer des modèles généralisables aux autres villes.

Alerte aux pollens

Dans le cadre d’Urbio, 328 espèces de plantes ont été recensées, de la campagne au centre-ville. Un décalage de floraison des graminées a été noté entre les milieux ruraux et urbains. « Les plantes fleurissent plus tôt en ville et cela semble fortement lié à la présence des îlots de chaleur urbains », note le rapport. En plus du stress thermique pour les citadins, les îlots de chaleur peuvent avoir un autre effet sur la santé, via les plantes. L’alerte aux pollens pour les personnes allergiques, mise en place à Nantes et Angers avec l’Agence régionale de santé, va désormais prendre en compte ces fleurissements précoces.

En lien avec l’analyse des données climatiques, la floraison du lierre a été suivie. Entre des stations urbaines et rurales, où la différence de température moyenne est de deux degrés, le lierre fleurit avec deux semaines de décalage. Cela a des conséquences sur les insectes pollinisateurs, qui ont besoin de ressources florales tardives, avant l’arrivée de l’hiver. S’appuyant sur l’expérience d’Urbio, trois des équipes partenaires, l’IRSTV(8), Agrocampus Ouest et Plante & cité sont engagées dans le projet européen Nature4Cities.

Espèces invasives

Ces évolutions se font jour tandis que le climat global change. Les aires de répartition des plantes et des animaux glissent vers le nord. Et les espèces introduites par l’homme, venues de loin, profitent de ce changement climatique. « L’absence de gel en ville favorise le maintien de certaines plantes, complète Philippe Clergeau. Pensez au mimosa dans les villes du nord ou aux palmiers à Rennes. » Et chez les animaux ? « La ville est une zone d’introduction des espèces invasives, où elles s’installent. D’une part, l’action humaine est très importante en ville. D’autre part, la hausse de la température facilite l’installation de ces espèces. Le ragondin, une espèce sud-américaine très sensible au gel, se maintient sur les berges en ville. Il peut y pulluler. » C’est déjà le cas à Rennes. Juste avant l’aube autour d’un plan d’eau, il est fréquent de voir une dizaine de ragondins. Ils sont parfaitement adaptés à leur ville.

La chaleur à Rennes

Cette carte montre les différences de température à Rennes durant 16 nuits, entre le 22 juillet et le 4 novembre 2016. Chacune de ces nuits succède à une journée où le temps est propice aux îlots de chaleur (absence de vent et couverture nuageuse). La chaleur emmagasinée par les rues et les bâtiments engendre des écarts de température avec la campagne alentour.

Au centre des courbes isothermes (en noir), la différence de température moyenne a dépassé 5 °C. Cet îlot correspond à la place de l’Hôtel de ville.

A contrario, les îlots de fraîcheur sont les lieux où la température ne s’élève pas plus de deux degrés, par rapport à la campagne. Par exemple au parc du Thabor (à l’est), sur le campus de Villejean (à l’ouest) et dans les prairies Saint-Martin (au nord), où un parc naturel urbain verra le jour.

Construite à partir de 28 points d’observation, cette carte a été réalisée grâce au modèle mis au point par Xavier Foissard durant sa thèse, puis mis à jour. La version 2018 est en cours de réalisation. Le climatologue a montré que la température entre le centre-ville de Rennes et la campagne peut varier de 6 °C la nuit. Les chercheurs étudient les effets de cette surchauffe urbaine sur la biodiversité, à l’heure où le climat change.

Renseignements : 
X. Foissard, V. Dubreuil, H. Quénol / Laboratoire LETG, Université Rennes 2

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Nicolas Guillas et Maryse Chabalier

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