Éoliennes en mer : quel impact sur l’écosystème ?

Un paradoxe pour les chercheurs

Il arrive que le chercheur en écologie se trouve face à un paradoxe : ce qui est bon pour la planète, et en particulier ce qui permet de limiter les changements climatiques, peut s’avérer être en contradiction avec ce qui, localement, est bon pour la préservation de l’écosystème. Cela serait le cas, par exemple, si l’on sacrifiait une vasière dans un estuaire pour développer une plateforme de transport permettant de limiter le coût en énergie fossile. La vasière est en effet un habitat essentiel pour le développement des poissons et, autour d’eux, de tout un réseau d’interactions caractéristique des estuaires. Il est donc primordial d’avoir en tête ces deux échelles, de penser global et local à la fois. La question se pose, dans ce contexte, de l’effet de l’exploitation des énergies marines sur les écosystèmes marins. Certes, il n’est pas nécessaire de prouver l’intérêt, pour limiter le changement climatique, de développer les énergies renouvelables en mer, mais quel est l’impact local sur l’écosystème ?

En mer, les écosystèmes sont d’une grande complexité. Une façon de décrire cette complexité est d’observer l’organisation des flux de matière organique liés aux relations entre un prédateur et sa proie. Il est trop simplificateur de parler de chaîne alimentaire en mer. L’écosystème repose en effet sur plusieurs sources de matière organique, comme la photosynthèse des différents végétaux, en particulier du phytoplancton (algues microscopiques), mais aussi la consommation de détritus. De plus, on observe généralement plusieurs proies par prédateur et plusieurs prédateurs par proie. Cet entrelacs de chaînes alimentaires forme le réseau trophique.

Etudier cette complexité demande d’associer études de terrain et utilisation d’outils mathématiques pour l’étude des réseaux d’interactions. Cette association a donné naissance à un domaine de recherche en écologie appelé « analyse des réseaux écologiques ». Aujourd’hui, les spécialistes de ce domaine sont fortement sollicités par la société civile pour répondre à des questions concrètes telles que la définition d’indicateurs de santé de l’écosystème et de seuils d’alerte pour réagir ou la caractérisation d’impacts variés sur le fonctionnement de l’écosystème. Au travers du projet TROPHIK, ils se sont penchés sur la question de l’effet de la présence des éoliennes en mer et du changement climatique sur le réseau trophique marin (1). Le site atelier était le projet de parc éolien au large de Courseulles-sur-Mer, en baie de Seine.

 

Effet récif vs effet réserve

Lorsque l’homme immerge une structure en mer, un certain nombre d’espèces, dont l’habitat est habituellement composé de rochers, viennent s’y fixer, profitant de ce nouveau socle. Ceci va aussi attirer les prédateurs de ces espèces. Cette combinaison de processus est appelée « effet récif ». Cet effet est le principal à influencer l’organisation de l’écosystème. C’est ce qu’ont montré les modèles mathématiques simulant le réseau trophique dans 30 ans, en présence du parc éolien de Courseulles-sur-Mer (2, 3). On s’attend en effet à la fixation d’une forte biomasse de moules sur les mâts de ces éoliennes et à l’agrégation de différentes espèces telles que des poissons ou des étoiles de mer.

La conséquence de l’effet récif est l’apparition d’une communauté composée d’espèces de zone rocheuse dans une zone de sédiments meubles, se traduisant par un changement profond du fonctionnement de l’écosystème. Par exemple, la consommation de détritus devient supérieure à celle du phytoplancton, provoquant une augmentation du recyclage. Le réseau trophique présente ainsi un fonctionnement nouveau, caractérisé par une forte activité due à la présence d’une forte biomasse qui consomme plus mais aussi recycle plus qu’en l’absence des éoliennes. L’apparition d’espèces nouvelles pour la zone peut aussi s’avérer problématique si ce sont des espèces invasives, susceptibles de déloger des espèces présentes à l’origine. Les modèles mathématiques appliqués ne permettent cependant pas de conclure sur ce point, à propos duquel il faudra mener des études plus poussées sur le terrain.

Les modèles mathématiques ont aussi permis d’étudier le rôle que pourrait avoir l’exploitation du parc éolien sur l’écosystème par le biais d’une baisse de l’activité de pêche. C’est ce qu’on appelle « l’effet réserve ». D’un parc éolien en mer à l’autre, la gestion de la pêche est très variable et, dans le cas de Courseulles-sur-Mer, l’organisation des éoliennes a été conçue afin qu’il soit possible de pêcher entre les rangées d’éoliennes. L’effet réserve serait alors très limité. Cependant, les modèles ont été poussés à l’extrême pour étudier quelle serait la sensibilité de l’écosystème dans une situation d’un parc où la pêche aurait été fermée. Les résultats préliminaires montrent que ce choix de gestion pourrait permettre de compenser la perte de surface pêchée par un phénomène de débordement qui rendrait les zones adjacentes plus riches et plus productives. Cet effet de débordement est largement étudié autour des aires marines protégées et pourrait être bénéfique à l’écosystème aussi bien qu’aux pêcheurs si le choix d’une mise en réserve était fait dans d’autres parcs à l’avenir.

 

Mise en place d’un atlas sur l’effet du changement climatique

Dans la zone étudiée, le changement climatique a aussi un effet visible sur l’écosystème marin. Avec un changement de température de 0,5 à 1° par décennie, la Manche présente déjà une baisse de l’abondance des espèces d’eau froide et une augmentation de celles d’eau chaude (4). Les modèles mathématiques permettent de simuler l’effet du changement climatique sur la distribution de chacune des espèces (5). Un atlas a récemment été mis en place, composé de cartes de probabilité de présence des espèces de la Manche à l’horizon 2100. Pour cela, il a fallu adapter les méthodes appliquées en milieu terrestre, pour prendre en compte la variation de température en fonction de la profondeur ou le fait que la nature du substrat attire plus ou moins chaque espèce. Les cartes ainsi établies correspondent aux scénarios extrêmes de changement climatique établis par les climatologues (5). On peut voir, par exemple qu’il est probable que le tacaud disparaisse progressivement de la baie de Seine.

Cet atlas est un premier pas vers une meilleure compréhension des effets du changement climatique sur le fonctionnement de l’écosystème. Il reste maintenant à intégrer ces évolutions, établies espèce par espèce, au sein du réseau trophique. On pourra ainsi voir si les effets combinés de la présence des éoliennes ont tendance à atténuer ou au contraire amplifier celui du changement climatique (6).

Et après : quelles recommandations pour la suite ?

En conclusion, il apparaît que la présence des éoliennes a un effet local, lié principalement à l’effet récif, qui se traduit par l’apparition d’un nouvel écosystème, caractéristique des substrats rocheux, au milieu d’un écosystème de substrat meuble. Le changement de fonctionnement prédit par la modélisation n’est pas une dégradation mais un simple changement d’état, plutôt bénéfique à la diversité, avec des flux d’échanges qui augmentent et un recyclage plus important. Cependant, l’approche a ses limites. Une grande inconnue demeure la conséquence de la présence de ces structures sur la distribution des espèces invasives. Par ailleurs l’effet local peut aussi être lié à la mise en réserve de la zone couverte par un parc éolien et à un effet de débordement qui peut s’avérer positif non seulement sur place, mais aussi dans les zones adjacentes. On ne peut donc pas parler d’un effet local négatif, ce qui évite de se retrouver face au paradoxe soulevé plus haut. Cependant cette conclusion est à moduler, voire à remettre en cause, en fonction du site envisagé. Le développement des énergies marines ne doit pas se faire au détriment d’écosystèmes emblématiques. La planification des espaces marins doit avant tout sanctuariser les habitats essentiels.

 

Nathalie Niquil, Directrice de Recherche au CNRS,

Laboratoire de Biologie des Organismes et des Ecosystèmes Aquatiques (BOREA), Université de Caen Normandie, Muséum National d’Histoire Naturelle, IRD, SU, UA et CNRS.

 

Référence projet Trophik : coordination scientifique N. Niquil, laboratoire BOREA financé par l’Agence Nationale de la Recherche, programme “Investissements d’avenir », ANR/FEM EMR-ITE, 2015 ANR-10-IEED-0006-12. Approche écosystémique des énergies marines renouvelables – Modélisation du rôle des éoliennes offshore dans la modification du fonctionnement des réseaux trophiques côtiers et dans le cumul d’impacts

 

Références

(1) Niquil N, Raoux A, Haraldsson M, Araignous E, Halouani G, Leroy B, Safi G, Noguès Q, Grangeré K, Dauvin JC, Mazé C, Le Loch F, Villanueva C, Hattab T, Bourdaud J, Champagnat J, Ben Rais Lasram F (2020). Toward an Ecosystem Approach of Marine Renewable Energy: The Case of the Offshore Wind Farm of Courseulles-sur-Mer in the Bay of Seine. In Estuaries and Coastal Zones in Times of Global Change (pp. 137-148). Springer, Singapore.

(2) Raoux A, Tecchio S, Pezy JP, Lassalle G, Degraer S, Wilhelmsson D, Cachera M, Ernande B, Le Guen C, Haraldsson M, Grangeré K, Le Loc’h F, Dauvin JC, Niquil N (2017). Benthic and fish aggregation inside an offshore wind farm: Which effects on the trophic web functioning? Ecological Indicators 72: 33-46.

(3) Raoux A, Lassalle G, Pezy JP, Tecchio S, Safi G, Ernande B, Mazé C, Le Loc’h F, Lequesne J, Girardin V, Dauvin JC, Niquil N (2019). Measuring sensitivity of two OSPAR indicators for a coastal food web model under offshore wind farm construction. Ecological Indicators 96 : 728-738.

(4) Gaudin F, Desroy N, Dubois S, Broudin C, Cabioch L, Fournier J, Gentil F, Grall J, Houbin C, Le Mao P, Thiebaut E (2018). Marine sublittoral benthos fails to track temperature in response to climate change in a biogeographical transition zone. ICES J. Mar. Sci., 75, 1894-1907.

(5) Ben Rais Lasram F, Hattab T, Noguès Q, Beaugrand G, Dauvin JC, Halouani G, Le Loc’h F, Niquil N, Leroy B (en révision). An open-source framework to model present and future marine species distribution at local scale. Ecological Informatics.

(6) Thèse de Doctorat de Quentin Noguès, Université Caen Normandie, Financement Région Normandie. En cours. Etude du cumul d’impact autour du parc éolien offshore de la bgaie de Seine : quelles conséquences pour le fonctionnement trophique de l’écosystème, son état de santé et les services écosystémiques ?

(7) Taylor KE, Stouffer RJ, Meehl GA (2012) An overview of CMIP5 and the experiment design. Bull Am Meteorol Soc 93:485–498.