Evaluation de services écosystémiques rendus par l’entomofaune et de l’influence paysagère sur ces services

Evaluation de services écosystémiques rendus par l’entomofaune et de l’influence paysagère sur ces services

Dans les prochaines décennies, l’agriculture va être confrontée à de nombreux défis dont notamment l’augmentation de la production tout en réduisant à la fois les impacts négatifs sur l’environnement et la dépendance aux intrants. Dans cette approche, nous faisons l’hypothèse de l’efficacité des services rendus par l’entomofaune notamment au niveau du contrôle biologique des nuisibles et de la décomposition des déjections des herbivores. Il apparait donc essentiel de pouvoir mesurer les bénéfices de ces services écosystémiques afin de pouvoir entreprendre des actions dans le but de les maintenir et de les favoriser. Dans ce but, ces services seront évalués dans différentes régions agricoles wallonnes dans lesquelles le paysage et les MAE auront été décrits. Ces services seront étudiés par différentes approches : l’identification des espèces clés et l’étude des relations trophiques chez des prédateurs à l’aide d’outils moléculaires mais aussi l’observation de ressources sentinelles permettant de mesurer l’intensité de ces services. A partir de ces informations, il sera possible déterminer si ces services écosystémiques issus de l’entomofaune sont rendus de la même façon dans les différentes régions étudiées et dans quelle mesure les éléments paysagers et les MAE influencent ces services.Dans les prochaines décennies, l’agriculture va être confrontée à de nombreux défis dont notamment l’augmentation de la production tout en réduisant à la fois les impacts négatifs sur l’environnement et la dépendance aux intrants. Dans cette approche, nous faisons l’hypothèse de l’efficacité des services rendus par l’entomofaune notamment au niveau du contrôle biologique des nuisibles et de la décomposition des déjections des herbivores. Il apparait donc essentiel de pouvoir mesurer les bénéfices de ces services écosystémiques afin de pouvoir entreprendre des actions dans le but de les maintenir et de les favoriser. Dans ce but, ces services seront évalués dans différentes régions agricoles wallonnes dans lesquelles le paysage et les MAE auront été décrits. Ces services seront étudiés par différentes approches : l’identification des espèces clés et l’étude des relations trophiques chez des prédateurs à l’aide d’outils moléculaires mais aussi l’observation de ressources sentinelles permettant de mesurer l’intensité de ces services. A partir de ces informations, il sera possible déterminer si ces services écosystémiques issus de l’entomofaune sont rendus de la même façon dans les différentes régions étudiées et dans quelle mesure les éléments paysagers et les MAE influencent ces services.


Contexte

Dans les prochaines décennies, l’agriculture va être confrontée à de nombreux défis qui sont à la fois : une augmentation de la production alimentaire tout en réduisant ses impacts négatifs sur l’environnement , en limitant les intrants et en utilisant au mieux les ressources naturelles limitées et ceci dans un contexte de changements rapides et globaux (climatiques, économiques,…) (Bohlen & House 2009, Tilman et al. 2002, 2011). Pour répondre à ces défis, l’agriculture écologiquement intensive et l’agroécologie sont des concepts permettant de faire évoluer les systèmes de productions actuels vers des systèmes de productions plus durables. Dans ces deux concepts, une importance est donnée à la meilleure compréhension des « mécanismes biologiques » agissant dans les agroécosystèmes (Bohlen & House 2009, Bonny 2011) permettant notamment de faire le lien entre le fonctionnement d’une communauté et les fonctionnalités écosystémiques associées, information bien souvent lacunaire.

Au même titre que d’autres communautés d’organismes vivants (bactéries,…), l’entomofaune rend de nombreux services dans les agroécosystèmes comme le contrôle biologique des nuisibles, la décomposition des déjections animales ou encore la pollinisation (Losey & Vaughan 2006). Le contrôle biologique et la pollinisation exercés par l’entomofaune indigène sont des mécanismes indispensables à la production agricole (Millenium Ecosystem Assessment 2005, Klein et al. 2007, Zhang et al. 2007). Toutefois, depuis les années cinquante, la lutte chimique est utilisée à large échelle avec des impacts non négligeables sur cette entomofaune utile mais également sur la santé humaine et l’environnement (Aubertot et al. 2005, Geiger et al. 2010). Afin de la préserver et favoriser son activité, l’usage des pesticides doit être limité par la mise en place d’une lutte intégrée qui se base d’avantage sur l’aspect préventif que curatif notamment par l’aménagement de l’agroécosystème. Quant à la décomposition des déjections des herbivores, elle est également étroitement liée à l’activité des coprophages qui est indispensable au maintien de pâtures appétentes et productives. Par la consommation, la transformation et la manipulation, ces insectes accélèrent la disparition des déjections et favorisent le recyclage des nutriments dans le sol (Bloor et al. 2012, Nichols et al. 2008). Cependant, les traitements antiparasitaires et les actions anthropiques peuvent entraver fortement leur action (Barragan et al. 2011, Floate et al. 2005).

Afin de préserver et favoriser la biodiversité fonctionnelle dans les agroécosystèmes, dont notamment les insectes utiles, des mesures agro-environnementales (MAE) ont été appliquées ces dernières années en Wallonie comme la MAE 1a – « Haies », MAE 2 – «  Prairie naturelle », MAE 8 – « Prairie de haute valeur biologique » ou la MAE 9 – «  Bandes de parcelles aménagées ». Toutefois, l’impact réel de ces mesures en termes de service écosystémique comme le contrôle biologique ou la décomposition des déjections a été peu quantifié à ce jour. Ceci s’explique notamment par la complexité de la tâche et par le problème du choix d’une échelle adaptée pour observer des changements significatifs (Whittingham 2011). Outre ces mesures spécifiques, il apparait de plus en plus clairement que les abords des champs sont de précieux réservoirs d’insectes utiles (Denys & Tscharntke 2002, Dennis et al. 1994). Il est donc essentiel de tenir compte de ce facteur pour comprendre comment les services écosystémiques rendus par l’entomofaune sont influencés dans une parcelle et quels sont les éléments paysagers à préserver ou à promouvoir dans l’aménagement du territoire et des agroécosystèmes pour favoriser ces services.

Dans ce projet, nous faisons l’hypothèse que les services écosystémiques liés à l’entomofaune varient d’une région agricole à l’autre et que ceux-ci sont fortement influencés par les éléments paysagers. Dès lors, les MAE n’auraient pas le même impact sur ces services dans toutes les régions agricoles. Pour tester cette hypothèse, nous comptons évaluer l’influence des éléments paysagers et des MAE sur deux de ces services : le contrôle biologique des nuisibles et la décomposition des déjections animales à la fois par l’identification des espèces « fonctionnelles » et par la mesure in situ de leur abondance et de leur activité.

Colonie de pucerons attaquée par une larve de coccinelle
Colonie de pucerons attaquée par une larve de coccinelle

Objectifs

Les principaux objectifs du projet SERVECO sont :

  1. A l’aide de l’outil moléculaire, l’identification des espèces clés propres au contrôle biologique de la cécidomyie orange du blé et à la dégradation des déjections des herbivores en prairie
  2. Le suivi et estimation de l’action des prédateurs, parasitoïdes et des coprophages par l’utilisation de différentes techniques
  3. La détermination de l’influence paysagère (occupation du sol) et des MAE sur l’action de l’entomofaune utile
  4. L’évaluation des services écosystémiques rendus par les prédateurs et les coprophages

Description des tâches

Dans différentes régions agricoles de Wallonie, la cécidomyie orange du blé et ses ennemis naturels seront étudiés en froment d’hiver suivant la méthode détaillée ci-dessous. Quant aux coprophages, ils seront suivis dans les prairies pâturées par des bovins dans le cadre du projet BIOECOSYS. Parallèlement à l’étude de cette entomofaune, les éléments paysagers autour des sites sélectionnés seront décrits et quantifiés.

 

WP1 - Identification des espèces clés propres au contrôle biologique de la cécidomyie et à la dégradation des déjections des herbivores

Les parasitoïdes intervenants potentiellement dans Le contrôle biologique de la cécidomyie orange du blé seront suivies par piégeage (sticky trap) et également par échantillonnage de larves de ce diptère. Quant aux prédateurs de larves, ils seront collectés à l’aide de pièges à fosse afin d’étudier de régime alimentaire par la méthode de contenu digestif (gut content). De cette manière, il sera possible d’établir les relations trophiques entre les prédateurs et la cécidomyie orange. Il est à noter que pour toutes les analyses de gut content, un travail préalable de mise au point doit être réalisé et comprend plusieurs étapes (détails dans Aebi et al. 2011) :

  1. Le choix du primer de la proie
  2. Le test de la spécificité du primer
  3. Le test de sensibilité du primer
  4. La détermination du temps de détection dans le prédateur

 

Pour les espèces intervenant dans la dégradation des déjections de bovins, les larves d’insectes seront extraites des déjections. L’ADN du COI des larves les plus abondantes sera séquencé (BARCODING) et comparé aux séquences contenues dans différentes bases de données (NCBI, GenBank, European Molecular Biology Laboratory, DNA Data Bank of Japan) ou à des séquences provenant de spécimens de références adultes qui seront séquencés. Par la suite la connaissance de ces séquences permettra une indentification rapide des larves.

 

WP2 - Estimation de l’action des insectes utiles

L’action des insectes utiles sera mesurée à l’aide de ressources sentinelles. Ces éléments serviront à l’établissement d’un indice de service de contrôle biologique (ISCB) qui pourra être relié à des éléments paysagers ou des pratiques culturales. Quant à la mesure de la dégradation des déjections de bovins, des bouses traitées avec un insecticide seront comparées avec des bouses non traitées afin de mettre en évidence l’activité des insectes coprophages. La réduction de surface de ces bouses sera utilisée comme indicateur de la dégradation. Ces données permettront de calculer un indice de service de dégradation des déjections (ISDD) qui pourra être relié à des pratiques pastorales ou à des éléments paysagers.

 

WP3 - Impact de la structure paysagère et des MAE sur l’action des prédateurs et des coprophages

Autour des différentes zones d’étude, les structures paysagères (occupations du sol)seront décrites en notant les différentes types de cultures présentes, la présence de prairies, de MAE, de bois, de haies, de zones naturelles, de zones de friche, de zone urbanisée. Chacune de ces structures seront cartographiées dans un rayon de 500 m depuis le centre de la parcelle en utilisant un logiciel de GIS afin de déterminer la superficie de celles-ci. Pour chacune des zones étudiées, la diversité de la structure paysagère sera calculée à l’aide de l’indice de Simpson (D) (Gardiner et al. 2009). Ensuite, différentes analyses seront pratiquées afin d’évaluer la relation entre les variables paysagères (MAE, structure paysagère, diversité de cette structure) et respectivement l’abondance des prédateurs et parasitoïdes dans le cas du froment d’hiver ou de coprophages pour une prairie, l’indice de service de contrôle biologique (ISCB) ou de dégradation des déjections (ISDD), la vitesse de régulation d’une pullulation ou de dégradation des déjections.

 

WP4 - Evaluation des services écosystémiques rendus par les prédateurs et les coprophages

Les services écosystémiques « contrôle biologique » et « dégradation des déjections » seront mesurés respectivement à partir de l’ISCB et de la vitesse de régulation d’une pullulation de nuisibles et à partir de l’ISDD et de la vitesse de dégradation. Dans la mesure du possible, le service sera relié à une espèce ou à un groupe d’espèces utiles clés suite à l’étude des relations trophiques et des déterminations. Ce service sera comparé entre les différentes régions agricoles et des analyses seront réalisées afin de tester dans quelle mesure les variables paysagères et les MAE influencent ce service.

Résultats attendus

WP1 - Identification des espèces clés propres au contrôle biologique et à la dégradation des déjections des herbivores

Le WP1 permettra de consolider nos connaissances sur les espèces clés intervenant dans le contrôle biologique d’un nuisible ou des déjections et de fournir une liste d’espèces intervenant dans le service écosystémique visé.

 

WP2 - Estimation de l’action des prédateurs et des coprophages

Le WP2 apportera une information sur l’action des différentes espèces impliquées dans ces services écosystémiques. Outre la détermination des espèces clés, il permettra d’attribuer une valeur d’intensité du service écosystémique ciblé pour chaque parcelle étudiée dans un contexte paysager donné.

 

WP3 - Impact de la structure paysagère et des MAE sur l’action des prédateurs et des coprophages

Le WP3 permettra d’identifier les éléments paysagers influençant l’indice de service de contrôle biologique (ISCB) ou de dégradation des déjections (ISDD) reflétant respectivement l’action des prédateurs et des coprophages.

 

WP4 - Evaluation des services écosystémiques rendus par les prédateurs et les coprophages

A l’issu de ce WP4, une estimation économique de ces services sera produite et pour la rendre plus parlante aux agriculteurs, elle sera exprimée de différentes façons. Pour le contrôle biologique, il pourra être rapporté au nombre moyen de traitements insecticides économisés quant à la dégradation des déjections, elle pourra être traduite en superficie de prairie non appétée liée à la présence de déjections non dégradées.

Coordinateur (CRA-W)

Equipe impliquée