Favoriser la biodiversité dans les toitures végétalisées

© photo AgroParisTech, Le Monde

Intitulé et acronyme du projet: Toits potagers et extensifs : biodiversité, sols et pratiques - TROL

Porteuses du projet : Sophie JOIMEL & Claire CHENU (ECOSYS)        

Type de projet: projet émergent (2017-2018)    

Partenaires

• Unités BASC : ECOSYS, ESE, SADAPT
• Hors BASC: LSE
• Non académiques : Bureau d'étude EXP'AU, bureau d'étude ELISOL, laboratoire d’analyse des sols de la mairie de Paris

Face au développement des zones urbaines et des problématiques environnementales liées (p.ex. imperméabilisation des sols, pollution de l’air, de l’eau et des sols, fragmentation des habitats), l’écosystème urbain fait aujourd’hui l’objet de nouvelles attentes sociétales avec une volonté de plus en plus forte de réintégrer la nature en ville (Cheverry and Gascuel, 2009).  Ces surfaces végétalisées sont vues comme l’une des solutions par les services écosystémiques qu’elles peuvent rendre (p.ex. rétention d’eau, support de biodiversité, stockage de carbone) (Luederitz et al., 2015; Tzoulas et al., 2007). 

De nouvelles formes de végétalisation émergent alors, telles que les toitures végétalisées, potagères ou ornementales, implantées sur des sols urbains construits à partir de matériaux divers, en particulier des déchets organiques de la ville. Les attentes sont fortes vis-à-vis de ces composantes d’une trame verte et des services écosystémiques qu’ils pourraient rendre à la ville, mais ne doivent pas faire oublier que le fonctionnement de ces espaces de nature est encore très mal connu. 

Bien que de récents programmes de recherche (tels que JASSUR Jardins ASSociatifs URbains) se soient penchés sur les jardins collectifs (e.g. Joimel et al., 2019), le rôle de support de biodiversité est aujourd’hui très mal connu, en particulier pour les toits potagers (Lin et al., 2015). Pourtant, la biodiversité joue un rôle important dans la fonctionnalité des écosystèmes urbains et la résilience des villes.

Le projet « TROL » se proposait donc d’étudier les sols des toits végétalisés et leur capacité à servir de support à la biodiversité. La connaissance des communautés végétales et animales de ces sols et la compréhension de ce qui les détermine doit permettre de définir comment optimiser le service écosystémique de support de biodiversité en ville par la conception et la gestion de toits végétalisés. Il s’agit là de faire évoluer la ville « minérale » vers une ville multifonctionnelle, apte à faire face aux changements globaux. 

Nous avons ainsi étudié les communautés de plantes, de micro-organismes, de micro-, méso et macrofaune du sol vivant au sein de 20 toitures potagères ou ornementales en Ile-de-France pendant deux années. 

Les deux types de toitures étudiées © Joimel

Grâce à une approche taxonomique et fonctionnelle couplée de la biodiversité, nous avons identifié deux modes de colonisation pour les collemboles (organismes du sol bio-indicateurs): une dispersion passive par le vent - les collemboles " volants " - et une colonisation par les apports de compost (Joimel et al., 2018). La connectivité des toits avec d’autres espaces verts, – trame brune - au sein de la matrice urbaine est ainsi nécessaire à la colonisation des toits par les organismes des sols apportés par le vent.

Par ailleurs, les caractéristiques des Technosols (sols construits des toitures) ont fortement influencé les communautés animales et végétales d’organismes. Si les niveaux de diversité (abondance et richesse spécifique) peuvent être similaires entre différents types de toitures, la composition de ces communautés est complétement différente selon les types de toitures, posant de nombreuses questions sur la fonctionnalité de la biodiversité dans ces espaces. 

Pour réaliser le projet TROL, les partenaires financés, UMR ECOSYS et l’UMR SADAPT, se sont associées à l’UMR ESE et au bureau d’étude EXP’AU. Par ailleurs, le projet a obtenu le soutien de l’UMR LSE, du bureau d’étude ELISOL et du laboratoire d’analyse des sols de la mairie de Paris. Par la suite, le projet TROL a servi de levier pour la création du projet SEMOIRS (ADEME) sur l’évaluation des services écosystémiques rendus par les sols des micro-fermes urbaines. De nombreuses perspectives sur l’évaluation des services écosystémiques rendus par les sols en agriculture urbaine sont envisagées. 

===> Un chercheur explique le projet et ses RESULTATS en VIDEO (journées scientifiques du LabEx BASC, février 2021)

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Publication

> Joimel S., Grard B., Auclerc A., Hedde M., Le Doaré N., Salmon S., Chenu C. (2018). Are Collembola "flying" onto green roofs? Ecological Engineering, 111: 117–124. doi:10.1016/j.ecoleng.2017.12.002. Résumé: "Green roofs, especially productive ones (e.g. of edible biomass), are urban ecosystems developed in response to the scarcity of arable areas in urban environments. Their installation is also perceived as a possible way to preserve biodiversity in cities. However, the effectiveness of green roofs in supporting biodiversity, especially soil biodiversity, has rarely been studied. In order to orient the ecological engineering of green roofs, it is crucial to understand the resulting biodiversity patterns. We hypothesised that a functional trait-based approach could be used to investigate different ways of colonisation. We investigated collembolan communities in both extensive and productive green roofs. Surprisingly, no difference was observed in either taxonomic or functional structures of collembolan diversity between extensive and productive green roofs. Conversely, according to the functional composition, two ways of colonisation are suggested: a passive wind dispersal − the “flying” collembolans − and a settlement through compost inputs. We conclude that stakeholders should take into account the spatial connections of green roofs with other green spaces in order to support soil biodiversity. Further studies are needed to more accurately elucidate the importance of green roof types for collembolan communities and associated ecological networks."

Characteristics of 7 extensive and 8 productive green roofs (une figure de l'article susmentionné)

Communication orale

> Joimel, S., Vieublé-Gonod, L., Grard, B., and Chenu, C.: Are Collembola flying onto green roofs?, EGU General Assembly 2020, Online, 4–8 May 2020, EGU2020-9869, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-9869, 2020. Résumé: "With a worldwide urban population projected to reach 5 billion by 2030 (Véron, 2007), the roles and benefits of urban green spaces cannot be denied, like climate regulation by trees or water flow regulation (Gómez-Baggethun and Barton, 2013). If green spaces are among the new societal expectations of urban people, they also play a crucial role in preserving biodiversity in urban areas. Among them, green roofs are a great opportunity to create green space in cities as they represent 32% of cities’ horizontal surfaces (Frazer, 2005). Their installation is also perceived as a possible way to preserve biodiversity in cities. However, the effectiveness of green roofs in supporting biodiversity, especially soil biodiversity, has rarely been studied. Thanks to different research programmes (TROL, SEMOIRS and T4P), we investigated the taxonomic and functional collembolan biodiversity in both extensive and productive green roofs as well as in ground-level urban microfarms in order to (i) evaluate the effectiveness of green roofs in supporting soil biodiversity, (ii) identify the mechanisms of colonisation by soil organisms and (iii) separate the effect of landscape and soil conditions on collembolan communities assemblages. Surprisingly, green roofs are supporting high levels of soil biodiversity. Despite various soil characteristics (organic matter and water avaibility), no difference was found between extensive roofs and rooftop gardens concerning the taxonomical structures of collembolan communities (e.g. species richness, abundances). In contrast, there are differences concerning both taxonomic and functional compositions. Two ways of colonisation are suggested: a passive wind dispersal − the “flying” collembolans − and a settlement through compost inputs. We conclude that stakeholders should take into account the spatial connections of green roofs with other green spaces in order to support urban soil biodiversity."

Vulgarisation

> Joimel S, Grarg B, Chenu C, 2018, A la rencontre des petites bêtes des toitures végétalisées, The Conversation.