Pelouse métallicole

Les pelouses métallicoles sont des communautés végétales herbacées qui se sont développées sur des sols riches en métaux dits métaux lourds. Rarement d'origine naturelle, ces sols sont pour la plupart le résultat d'une intense pollution industrielle, liée en particulier à l'activité métallurgique. Ils présentent des teneurs élevées notamment en cuivre, zinc, plomb, cadmium, ou autres toxiques.

Ces pelouses ne sont formées que des rares espèces résistantes à ces métaux. Ces plantes dites calaminaires, métallophytes ou métallotolérantes proviennent probablement des sites dont le sol est naturellement toxique car formé sur des affleurements rocheux riches en métaux lourds[1] (par exemple en Belgique (Prayon, commune de Trooz dans la province de Liège), en Allemagne, dans les Asturies, les Pyrénées espagnoles, le Katanga en République démocratique du Congo)[2].

Les pelouses calaminaires naturelles sont dites « primaires ». Les pelouses installées sur des zones d'épandage de déchets (haldes minières) sont dites « secondaires ». Celles installées sur des sols pollués par des rejets atmosphériques (fumées) sont dites « tertiaires »[1].

Plantes calaminaires
Arabidopsis halleri.
Viola calaminaria.

Exemples de plantes métallicoles constituant en Europe de l'Ouest les pelouses du même nom :

sur les parties moins polluées, s'ajoutent (écotypes métallicoles ou pseudométallophytes) :

...

Bien que lourdement pollués, de tels sites peuvent être considérés comme patrimoniaux, car ils abritent des plantes rares dans la région, et remarquables. Ces plantes contribuent en outre à stabiliser le sol, en évitant les envols de poussières ou en limitant son lessivage par les pluies, ce qui freine l'exportation de la pollution (on parle de « phytostabilisation »).

Ces pelouses peuvent cependant être sèches et inflammables en été, le risque étant qu'un incendie relargue dans l'air les métaux bioaccumulés par les plantes.

Ces pelouses sont prises en compte en France dans le SINP et d'autres inventaires patrimoniaux ou inventaires naturalistes, et parfois intégrées au réseau Natura 2000[3]. En Belgique, dans la prolongation du bassin minier du Nord-Pas-de-Calais, on trouve aussi des sites calaminaires (site minier de Plombières, de Prayon et réserve naturelle du Rocheux, etc.) dont certains abritent des insectes rares comme le petit nacré ou Issoria lathonia (puits écologique ?) ou Plebejus argus, Hipparchia semele, Oedipoda caerulescens, Cicindela campestris...

Les plantes qui y survivent peuvent être semées et utilisées sur des sites et sols pollués faisant l'objet d'un processus de phytoremédiation.

Pelouses calaminaires en France

Les pelouses métallicoles les plus riches pourraient être les « pelouses métallicoles de la Plaine de la Scarpe » qui abritent d'importantes populations des trois des métallophytes absolus connus : l'Armérie de Haller (Armeria maritima subsp. halleri), l'Arabette de Haller (Cardaminopsis halleri) et le Silène humble (Silene vulgaris subsp. humilis), cette dernière espèce étant considérée par certains auteurs[Qui ?] comme un indicateur universel du zinc.

Les principaux sites sont les suivants :

  • Le site d'Auby [4] qui était le plus riche en Armérie de Haller, a été détruit, ne laissant que des végétations métallicoles éparpillées au milieu de cités ou de bâtiments industriels. Il est désigné comme site Natura 2000.
  • La pelouse de Noyelles-Godault [5] a quant à elle été réduite à quelques dizaines de mètres carrés dans l'enceinte de l'usine Métaleurop-Nord, avant que celle-ci ne soit rasée après sa faillite.
  • L'une des pelouses métallicoles les mieux connues est celle de Mortagne-du-Nord (ZNIEFF et site Natura 2000), située dans le Parc naturel régional Scarpe-Escaut. Elle a fait l'objet de plusieurs expertises multidisciplinaires[6], notamment par suivi de quadrats et lecture phystosociologique semi-quantitative [7]. Cette pelouse résulte de la dispersion par les vents d'un crassier de scories toxiques de l'usine métallurgique voisine (aujourd'hui rasée). La flore naturelle a été détruite, et seules quelques rares espèces résistantes ont colonisé le site. La séquence calaminaire a été maximale dans les années 1970, spectaculaire côté crassier, avant le retour progressif de quelques autres plantes (ex : Céraiste commun), en raison notamment de divers aménagements faits sur le site.

Programme de recherche

En 2011, un programme de recherche ORDYNORD[8], soutenu par la Région Nord-Pas-de-Calais et la Fondation pour la recherche pour la biodiversité (FRB), et piloté par le laboratoire de Génétique et Évolution des Populations Végétales de L'université de Lille I a été lancé. Il vise à connaître l'origine des espèces et la dynamique de la biodiversité en situation calaminaire (sur les sites d'Auby et de Mortagne) du Nord-Pas-de-Calais[9]. Ce projet cherche à comprendre d'où viennent les espèces métallophytes installées sur les sites calaminaires régionaux (à partir de sources proches et/ou lointaines ?, naturelles ou anthropiques ?, en plusieurs étapes ou non ?) ; pourquoi et comment elles y sont arrivées et comment elles y persistent, se maintiennent‐elles ? Il s'agit aussi de comprendre leur dynamiques de population en lien avec l'évolution pédogéochimiques du milieu (tissus racinaire, création de nouveaux horizons du sol, nature, forme, cinétique et bioaccumulation des ETM (totale ou échangeable), afin de pouvoir conseiller les gestionnaires de ces sites aujourd'hui considérés comme remarquables (classés en ZNIEFF en raison de leur originalité écologique et pour des raisons de fonctionnalité écopaysagère (les pelouses calaminaires jouent aussi un rôle de fixation (phytostabilisation) et peuvent présenter un intérêt du point de la phytoremédiation.

Origine probable des taxons remarquables
  • Arabette de Haller : cette espèce montagnarde issue des massifs montagneux d'Europe centrale aurait été introduite à Auby par l'un des directeurs de l'usine, comme plante mellifère, dans les années 1920-1925.
  • Armérie de Haller : sous-espèce de l'Armérie maritime (ou gazon d'Olympe), elle serait médio-européenne et aurait peut-être circulé en Europe au gré des activités industrielles.
  • Silène humble : ce taxon est une sous-espèce calaminaire du Silène enflé et pourrait provenir des populations locales de cette espèce.
  • Pensée calaminaire : ce taxon est notamment endémique des pelouses calaminaires primaires présentes sur la frontière belgo-allemande (entre Liège et Aix-la-Chapelle). Les conditions de sa dispersion ne sont pas connues mais l'étude génétique de la population française montre peu de différences avec la population belge[1].

Lichens

En complément de la recherche de plantes métallophytes (et sur d'autres supports que le sol naturel ou les arbres)[10], les études de bioindication peuvent aussi s'appuyer sur la présence anormale de certains lichens métallotolérants ; ainsi Stereocaulon nanodes a montré des propriétés calaminaires et une affinité pour le Zinc[11],[12].

Références
  1. La Garance Voyageuse no 109, printemps 2015, pp 40 à 45, Les pelouses calaminaires
  2. Paul Duvigneaud et Simone Denayer-Desmet, « Action de certains métaux lourds du sol (cuivre, cobalt, manganèse, uranium), sur la végétation du Haut-Katanga », dans G. Viennot-Bourgin (éditeur), Rapports du Sol et de la Végétation : Premier Colloque de la Société botanique de France, Paris, 13 juin 1959, Paris, Masson, , 183 p., p. 121-139
  3. Pelouses calaminaires du Violetalia calaminariae
  4. Site Natura 2000 n°FR3100504
  5. Site Natura 2000, n°FR3100504
  6. Expertise écologique de la pelouse métallicole de Mortagne / Centre régional de phytosociologie / Conservatoire botanique national (CRPF / CBNB)
  7. Centre régional de phytosociologie (CRP, devenu depuis Conservatoire botanique national de Bailleul), Vincent Boullet et al. sous la direction de JM Gehu (oct. 1992, 15 pages) ; Suivi expérimental de la pelouse métallicole de Mortagne-du-Nord, pour la région Nord-Pas-de-Calais
  8. Fiches action Natura 2000, annexes, voir p 25 et suivantes, Fiche « Suivi des pelouses calaminaires »
  9. Région Nord-Pas-de-Calais, (voir chapitre : ORDYNORD Origine et Dynamique de la biodiversité sur les milieux calaminaires du Nord-Pas-de-Calais (projet associant aussi le Laboratoire Géosystèmes de l'université Lille-1, l'Équipe Chimie & Sédiment, département du Nord, le Conservatoire botanique national de Bailleul (CBNBL), le Laboratoire d’analyses des sols de l’INRA d'Arras (LAS INRA), le parc naturel régional Scarpe‐Escaut
  10. Kaja Rola, Piotr Osyczka et Alina Kafel, « Different Heavy Metal Accumulation Strategies of Epilithic Lichens Colonising Artificial Post-Smelting Wastes », Archives of Environmental Contamination and Toxicology, vol. 70, no 2,‎ , p. 418–428 (ISSN 0090-4341 et 1432-0703, DOI 10.1007/s00244-015-0180-5, lire en ligne, consulté le )
  11. J. Lambinon, A. Maquinay et J. L. Ramaut, « La teneur en zinc de quelques lichens des terrains calaminaires belges », Bulletin du Jardin botanique de l'État a Bruxelles, vol. 34, no 2,‎ , p. 273–282 (ISSN 0374-6313, DOI 10.2307/3667217, lire en ligne, consulté le )
  12. A. Maquinay, I. M. Lamb, J. Lambinon et J. L. Ramaut, « Level of zinc in the Belgian calamine-bearing lichens: Stereocaulon nanodes Tuck f tyroliense (nyl. ) M. Lamb », Physiol. Plant.; (Sweden), vol. 14,‎ (DOI 10.1111/j.1399-3054.1961.tb07864.x, lire en ligne, consulté le )

Voir aussi

Bibliographie
  • DENAEYER-DE SMET S. & DUVIGNEAUD P., 1974 - Accumulation de métaux lourds dans divers écosystèmes terrestres pollués par des retombées d'origine industrielle. Bull. Soc. roy. Bot. Belg. 107 : 147-156.
  • DUFRENE, M., 1990 Étude préliminaire des taxocénoses de Carabides de pelouses calaminaires. Bulletin et Annales de la Société royale belge d'entomologie, 126 : 141-150.
  • DUVIGNEAUD, J., 1976 - Les critères d'appréciation de la valeur biologique d'un site : exemple du versant gauche de la vallée de la Vesdre à Ninane et Chaudfontaine (province de Liège), Natura Mosana, 29 no 3 : 102-117.
  • DUVIGNEAUD, J., 1982 - La halde calaminaire du Rocheux à Theux, une nouvelle réserve d'Ardenne et Gaume. Parcs nationaux, 37 fasc. 3 : 119-138.
  • DUVIGNEAUD, J. & JORTAY, A., 1987 - Un site intéressant de la région liégeoise : la partie méridionale du vallon des Fonds de Forêt (Forêt et Magnée, province de Liège). Les Naturalistes belges, 68, 2 :33-48.
  • DUVIGNEAUD, J. & JORTAY, A., 1994 Nouvelles observations dans le vallon des Fonds de Forêt (province de Liège, Belgique). Natura Mosana, 47 no 2 : 86-87.
  • DUVIGNEAUD, J. & SAINTENOY-SIMON, J., 1998 les haldes calaminaires de Plombières (Province de Liège, Belgique). Les Naturalistes belges, 79 no 1 : 24-32.
  • ERTZ, D., 1998 - : Le petit nacré (Issoria lathonia) sur les terrains calaminaires de l'Est de la Belgique : Données nouvelles sur l'écologie, l'éthologie et la chorologie de l'espèce. Réflexions sur la gestion des sites calaminaires et l'impact des lapins. Natura Mosana, 51 no 1 : 12-24.
  • ERTZ, D. & GRAITSON, E., 2001 Effectifs des populations, répartition et statut du petit nacré, Issoria lathonia L., sur les terrains calaminaires du bassin de la Vesdre (province de Liège, Belgique). Linneana Belgica, 53 : 1-18.
  • GRAITSON, E. & MAIRESSE, A. & GOFFART, P., 2002 La faune des lépidoptères Rhopalocères et des Orthoptères des pelouses sèches de la partie inférieure du bassin de la Vesdre (province de Liège, Belgique). Natura Mosana 55, p. 49-58.
  • HERMANNS, J.F., 1999 - L'écosystème calaminaire. Revue verviétoise d'histoire naturelle, 56 : 77-80.
  • HERMANNS, J.F. & DUVIGNEAUD, J., 1996 Gestion biologique d'un site calaminaire, Parcs et réserves, 51 no 1 : 2-9.
  • MAQUINAY, A. & RAMAUT, J.L., 1960 La teneur en zinc des plantes du Violetum alaminariae. Les Naturalistes belges, 41 no 7 : 265-273.
  • RAMAUT, J.L., 1964 - Un aspect de la pollution atmosphérique : l'action des poussières de zinc sur les sols et les végétaux dans la région de Prayon. Les Naturalistes belges 45 no 4 : 133-145.
  • SIMON, E., 1975 - La dynamique de la végétation de quelques sites métallifères dans les régions d'Eupen et d'Aix-la-Chapelle en relation avec les facteurs édaphiques. Bull.Soc. roy. Bot. Belg. 108 : 273-286

Articles connexes

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