Cet article a été soutenu par le projet ciblé financé n°SF0280009s07, subventionné par le Ministère estonien de l’Éducation et de la Recherche ainsi que par les subventions n°7564, 8549, 9191 de la Fondation estonienne pour la Science, « Études des environnements naturels et artificiels » du centre d’excellence de l’université de Tallinn et du projet EstKliima du programme n°3.2.0802.11-0043 des Fonds européens régionaux.
Cette recherche a été soutenue par les Études doctorales du Fonds social européen et le programme d’internationalisation DoRa, mené par la Fondation Archimedes.

Introduction

1Dans le monde entier, les écosystèmes côtiers sont soumis à une pression anthropique croissante due au développement immobilier, au tourisme, ... Les changements naturels ont joué un rôle important comme par exemple l’élévation du niveau de la mer entraînant également l’érosion côtière (Vestergaard, 1997 ; Carboni et al., 2009 ; Provoost et al., 2011 ; Ciccarelli et al., 2012). Ces écosystèmes ont une grande valeur, en particulier pour la société qui en tire de nombreux avantages vis-à-vis des loisirs, de la conservation et de l’esthétique. Malheureusement, l’économie actuelle favorise la surexploitation de ces zones, en particulier des plages et des dunes côtières, et il incombe à la société d’en assumer les conséquences (Ciccarelli, 2014).

2Les paysages côtiers sont des écosystèmes attrayants et dynamiques, mais aussi menacés en Europe et ailleurs. Les dunes côtières peuvent constituer une protection naturelle contre les ondes de tempête (Tõnisson et al., 2018). Depuis la publication de l’inventaire des dunes de sable, l’accent a été mis sur les dunes de sable d’Europe afin d’améliorer leur diversité écologique par la conservation et la gestion (Doody, 1991, 2005 ; Martínez et al., 2004). La Directive Habitats sur la conservation des habitats naturels et des espèces a été adoptée afin de garantir la biodiversité à long terme des espèces et des habitats les plus précieux et les plus menacés d’Europe. L’un de ces habitats est constitué par les dunes grises, réparties sur les côtes des pays européens, y compris la France et l’Estonie (figure 1). En raison de conditions dangereuses (tempêtes accrues, élévation du niveau de la mer, ondes de tempête), il est essentiel de mettre en place une surveillance et de fournir une compréhension de ces habitats (figure 2).

3Les dunes grises sont un type d’habitat prioritaire et ont besoin de recommandations pour la conservation et la gestion. Par conséquent, leur statut est observé par le Programme National Estonien de Surveillance de l’Environnement et communiqué à l’Agence Européenne pour l’Environnement. Initialement, le Programme National de Surveillance de l’Environnement (1996-2012) visait à analyser les structures du paysage dans leur ensemble. Aucune attention particulière n’a été accordée à chaque type d’habitat en raison de l’absence de critères favorables pour le statut de conservation (Development of relevant criteria and monitoring methodology of favourable conservation status of the coastal habitats, 2016). Avec la nouvelle loi sur la surveillance de l’environnement, l’objectif de la surveillance est axé sur des habitats spécifiques en évaluant et en analysant leur statut, en plus des changements dans la biodiversité, des relations avec les activités humaines et les processus naturels, de l’impact de l’utilisation des terres, de la surveillance des changements du paysage et de la prévision des tendances. Les résultats de la surveillance contribuent aux décisions concernant leur utilisation optimale et leurs besoins en matière de conservation.

4Les dunes grises se caractérisent par des formes de dunes ondulantes. Lors des premiers stades de développement, les dunes grises sont riches en herbacées. Au stade de succession ultérieur, elles se caractérisent par des prairies pérennes et une abondance de lichens et de mousses. Les processus de développement de la végétation et de formation des sols souffrent souvent de différents impacts environnementaux comme la sécheresse qui est l’un des facteurs les plus défavorables (Provoost et al., 2004 ; Psuty, 2004 ; Wiedemann et Pickart, 2004 ; Isermann, 2005).

5L’Estonie est située sur la côte est de la mer Baltique et l’influence maritime sur le climat y est plus visible à l’ouest qu’à l’est. Or, l’Estonie a connu des changements climatiques apparents depuis quelques décennies. Ainsi, sur la côte exposée à l’ouest, les changements observables dans les conditions climatiques sont évidents en raison des modifications dans la circulation atmosphérique, qui se traduisent par des hivers plus chauds, une augmentation des fortes tempêtes d’ouest associées à des niveaux de mer élevés dans des conditions de mer libre de glace (Orviku et al., 2003 ; Jaagus, 2006 ; Kont et al., 2007, 2011 ; Orviku et al., 2009 ; Tõnisson et al., 2011 ; Palginõmm et al., 2018).

6En Estonie, on distingue six grands types de rivages : les rivages sablonneux, les falaises, le till, les limons, les graviers et galets puis les rivages artificiels (Orviku, 1992). Les rives sablonneuses sont les plus dynamiques, fournissant environ 16 % du littoral total de l’Estonie, long d’environ 3800 km (figure 3). Les activités de la mer et de la glace sont clairement visibles sur les plages de sable situées dans les zones de soulèvement terrestre avec une vitesse maximale de 3 mm/an (Vallner et al., 1988 ; Kall et al., 2016). Bien qu’entourée par la mer Baltique aux eaux peu profondes et sans marées (<10 cm), les ondes de tempête et les fluctuations du niveau de l’eau façonnent les habitats proches du littoral et entravent leur développement. Par conséquent, la présence de végétation est très importante pour résister à tous les facteurs qui modifient la dynamique des paysages de dunes côtières. Dans le même temps, le vent joue un rôle important : en créant de nouveaux habitats ou en éloignant les sédiments présents (Ratas et al., 2011 ; Anderson et al., 2012).

7Plus à l’intérieur des terres, les changements dans les paysages de dunes côtières ont été principalement causés par des modifications dans l’utilisation des terres (principalement la fin des activités agricoles), ce qui a entraîné la surabondance d’anciens pâturages d’arbustes et de forêts. Lors de la période soviétique, les paysages de dunes côtières appartenaient à la zone frontalière restreinte non accessible à la population, laissant des traces encore visibles aujourd’hui. De nos jours, l’environnement est une ressource récréative importante, en particulier pour la cueillette de baies et de champignons, la randonnée, le cyclisme et l’éducation en plein air.

8Le présent document a pour objectif d’analyser les tendances générales du développement des dunes grises, qui méritent une attention particulière du point de vue de la conservation et de la gestion. L’étude a été réalisée sur des profils de paysages perpendiculaires au rivage afin d’exprimer tout le spectre des communautés végétales de dunes côtières et des dépôts de surface des rivages vers l’intérieur des terres. Les impacts naturels et humains ont été pris en compte dans l’évaluation des modifications de la structure et du fonctionnement des dunes grises en Estonie.

Sites d’étude

9Nous avons sélectionné deux sites d’étude dans l’ouest de l’Estonie pour mettre en évidence les risques naturels et les vulnérabilités de la dynamique des paysages de dunes côtières (figure 3). À l’heure actuelle, les deux sites sont peu peuplés et couverts de forêts plantées. Keibu est situé sur la côte nord-ouest de l’Estonie, à environ 80 km de la capitale Tallinn. L’île de Ruhnu est un endroit isolé dans le golfe de Livonie, loin du continent (environ 70 km) en direction du sud-ouest. Quel que soit leur emplacement, les deux endroits sont extrêmement prisés des habitants et des touristes pendant la haute saison (de mai à septembre). La dynamique de ces paysages côtiers a été observée dans le cadre du Programme National de Surveillance de l’Environnement et les résultats sont utilisés dans les plans de gestion.

10Le site d’étude de Keibu est bien exposé à la mer. La région de Keibu est l’une des plus grandes zones de dunes d’Estonie et est réputée pour ses plages de sable fin. Cette partie de la côte est constituée d’une plage de sable typique avec des dunes et des dépressions entre elles.

11Le site d’étude de Ruhnu est situé sur la côte est de l’île de Ruhnu qui se caractérise par des formes de relief plus élevées comme des dunes couvertes de pinède. La plage la plus visitée de l’île se trouve à proximité du site d’étude et est soumise à des influences anthropiques plus importantes.

12Matériel et méthodes

13La présente étude est basée sur les résultats des travaux de terrain, des cartes existantes et des jeux de données. Nous avons comparé des cartes géomorphologiques et topographiques à des photographies aériennes et des orthophotos puis analysé les changements dans la couverture terrestre.

14Le travail de terrain a eu lieu en septembre 2007 et juin 2013 à Keibu et en août 2012 à Ruhnu. Nous avons utilisé les mêmes positions de profils de paysage que dans le Programme National de Surveillance de l’Environnement, en nous concentrant sur des habitats spécifiques. Les relations entre les composantes du paysage et la diversité biologique sont illustrées dans les profils de paysage (Kont et al., 2016). Les changements de la couverture terrestre peuvent être retracés jusqu’au début du siècle dernier, ce qui révèle l’évolution dans l’utilisation des terres ainsi que dans la structure du paysage (Rivis et al., 2016).

15Deux profils orthogonaux au rivage ont été sélectionnés afin d’étudier la zonation des dunes. La longueur des profils varie en fonction de la morphologie du paysage de dunes côtières. La méthode du profil de paysage révèle les modèles de paysage et les relations entre les composants et exprime toute la structure spatiale. Les paysages de dunes côtières sont constitués d’habitats fortement exposés à des facteurs géographiquement limités et à la pression anthropique. Des points d’échantillonnage le long des profils de paysage ont été sélectionnés et étudiés, notamment l’échantillonnage de différents horizons pédologiques et la collecte de données géobotaniques. Le pourcentage de couverture de chaque espèce de plante vasculaire a été estimé visuellement dans des parcelles de 1 m x 1 m. La couverture des espèces de lichen et de mousse a également été déterminée.

16Des échantillons de sédiments ont été recueillis pour l’analyse des gisements minéraux et des sols le long des profils de paysages. Les échantillons ont été prélevés dans les couches supérieures proches de la surface (profondeur de 1 à 20 cm) car le matériau de base était plutôt homogène. La taille des grains a été déterminée par tamisage à sec des sédiments. Les échantillons de sédiments ont été séchés dans un four à 105 °C jusqu’à atteindre un poids constant. Les échantillons secs ont été tamisés pendant 15 minutes à l’aide de l’agitateur automatique Vibratory Sieve-Shaker « Analysette 3 » équipé d’un jeu de tamis standard sur une échelle d’intervalle de > 63, 63, 100, 250, 500, 1000 et 2000 μm. Les poids des sédiments retenus dans chaque tamis ont été convertis en pourcentage du total des sédiments tamisés.

Résultats et discussion

17Le profil de paysage de Keibu est d’environ 500 m de long et la hauteur maximale est de 8 m au-dessus du niveau marin (figure 4). Le profil se caractérise par une plage de sable, des dunes blanches et grises, des plaines sablonneuses et des dunes boisées où une étude plus détaillée a eu lieu dans le but d’évaluer le caractère et les vulnérabilités de la végétation. La couverture totale des espèces de plantes vasculaires par rapport aux autres sites de surveillance est plutôt faible en raison des facteurs environnementaux (Ratas, 2007). L’élévation rapide du littoral est caractérisée par la présence de communautés végétales typiques dans la zone saline (zone d’influence des vagues et des éclaboussures). Des communautés végétales nitrophiles se sont développées sur les masses d’algues soumises à l’impact direct des vagues. Dans la zone saline des plages de sable fin, les espèces les plus courantes sont le pourpier de mer (Honckenya peploides), la salicorne (Salsola kali) et la roquette de mer (Cakile maritima), qui sont moins permanentes en raison de la proximité de la mer. Cependant, les communautés de la zone supra saline sont généralement bien développées et riches en espèces (principalement des lichens et des mousses).

18Le profil de paysage de Ruhnu est d’environ 250 m de long et la hauteur maximale est de 11 m au-dessus du niveau marin (figure 5). La zone de surveillance se caractérise par des avant-dunes, une plaine sablonneuse et des dunes distinctes (Ratas, 2003). Les espèces de plantes vasculaires caractéristiques sont le pourpier de mer (Honckenya peploides), le seigle de mer (Leymus arenarius), l’oyat (Ammophila arenaria), le gaillet jaune (Galium verum), la laîche des sables (Carex arenaria) et la koélérie bleue (Koeleria glauca). Les espèces de lichens dominantes sont le lichen des rennes (Cladina arbuscula) et le lichen à cornes lisses (Cladonia gracilis).

Habitats

19À Keibu, les plages sablonneuses de la Baltique boréale à la végétation éparse et permanente (type d’habitat 1640) sont fortement influencées par des processus littoraux dynamiques. Une plage de sable est située à proximité immédiate de la bande côtière, elle est dominée par des parcelles de Honckenya peploides dont la couverture totale varie entre 10 à 35 %, accompagnées par des Atriplex littoralis, Salsosa kali et des Cakile maritima. Les sédiments de la plage actuelle sont principalement des grains de sable moyens (250–500 μm) et fins (100–250 μm).

20Les plantes avoisinant les dunes blanches (type d’habitat 2120) sont relativement faibles en espèces : Honckenya peploides (4–10 %), Leymus arenarius (2–5 %) et Festuca arenarius (2–3 %). Les dunes blanches sont composées de grains de sable moyens (250–500 μm) et fins (100–250 μm), les particules plus grossières étant rares. La végétation est exposée aux effets de l’activité humaine, principalement aux piétinements. Des ondes de tempête causent des changements rapides à la couverture végétale puisque les vagues sont portées plus loin dans les terres. Les hivers sans gels contribuent également aux processus d’érosion.

21Les dunes littorales fixes avec une végétation herbacée (type d’habitat 2130) sont aussi connues sous le nom de dunes grises et représentent l’étape suivante du complexe écologique. Les dunes littorales grises sont couvertes d’espèces caractéristiques telles que Jasione montana (5–20 %), Honckenya peploides (5–20 %) et Ammophila arenaria (5 %). Les espèces de lichens, et principalement celles des genres Cladonia et Cladina se développent partout sur les dunes grises. Les espèces de mousses dominantes sont les Ceratodon purpureus et Polytrichum piliferum. Les Cladonia cornuta, Cladina arbuscula, Cladonia rangiformis et Cladonia pyxidata constituent la couche de lichen. Les portions de sable des dunes grises sont similaires à celles des plages et des dunes blanches. Les zones intérieures sont caractérisées par différentes dunes boisées (type d’habitat 2180) (type de milieu forestier Cladina et Calluna) typiques des zones côtières fortes en valeur récréative. La dune la plus haute à la fin du profil est couverte par le type d’habitat 2140, appelé dune fixée décalcifiée avec Empetrum nigrum.

22Dans le site d’étude de Ruhnu, la plage sablonneuse est fortement influencée par la mer. L’érosion active a réduit le domaine d’espèces caractéristiques telles que les Honckenya peploides. La Cakile maritima avec une couverture totale de 2–6 % est l’espèce dominante de la plage. La plage actuelle est constituée de portions de sable moyen (250–500 μm) et fin (100–250 μm). Les dunes littorales blanches sont aussi affectées par une forte érosion. Les espèces dominantes sont avant tout l’Ammophila arenaria (25–30 %), suivie de Hieracium umbellatum L. (10–20 %) et de la Carex arenaria (1–5 %). La distribution des fractions de sédiments est similaire à celle de la plage. Les dunes grises sont couvertes d’espèces de lichens et de mousses avec une couverture totale atteignant 80 %. Les espèces dominantes de plantes vasculaires sont : Hieracium umbellatum L. (10–20 %), Jasione montana (5–10 %), Koeleria glauca (7–15 %) et Festuca polesica (5–10 %). Peu de jeunes pins poussent dans la zone ce qui démontre une tendance générale à l’afforestation dans ces paysages. Les particules de sable moyen (250–500 μm) dominent légèrement les grains fins (100–250 μm) dans les dunes grises. La zone intérieure est caractérisée par différentes dunes boisées (type d’habitat 2180) avec un type de milieu forestier Vaccinium vitis-idaea typique des zones côtières aux conditions récréatives excellentes.

Changements dans l’occupation des sols

23La fragmentation du paysage reflète la variation spatiale de l’occupation des sols. Des changements causés par les humains se reflètent dans l’occupation des sols et sont façonnés par elle. Une comparaison des sites de Keibu et de Ruhnu montre comment les paysages évoluent dans le temps sous l’effet des changements socio-économiques, y compris des transferts de propriété des terres, ... L’occupation des sols de Keibu est dominée par la forêt depuis le début du XX^e siècle (figure 6). Au cours du siècle dernier, plusieurs perturbations ont eu lieu, notamment des feux de forêt, des chablis causés par des tempêtes violentes, et la plantation de forêt avec de la machinerie lourde. De telles perturbations ont entraîné des changements conséquents dans la forêt (structure, âge du peuplement, composition des espèces) et dans le développement global du paysage. Les dunes littorales sont particulièrement vulnérables en raison de la sécheresse des dunes dans des conditions météorologiques favorisant les feux de forêt. La régénération est longue due aux conditions difficiles.

24La part de forêt (figure 6) est restée plus ou moins stable ces dernières décennies, ce qui indique qu’il n’y a pas eu de changements majeurs dans les paysages protégés sur une courte période, sauf en cas d’exploitation forestière ou de feux de forêt. Par conséquent, des plans de protection et de gestion appropriés aident à préserver les forêts littorales. L’augmentation de la forêt diminue la part des paysages ouverts. De ce fait, le paysage devient plus homogène.

25Une tendance importante est celle de la baisse des zones de sable ouvertes (figure 6) due au développement de la végétation et au boisement. Des zones d’érosion sableuse ont été contrôlées en plantant des Pinus sylvestris et aussi des Pinus mugo. L’expansion des terrains forestiers a diminué la part des territoires à la végétation éparse, ce qui limite les différentes zones d’habitat et défavorise leur développement futur.

26La tendance générale des change-ments dans l’occupation des sols de Keibu est la suivante : diminution des prés marécageux, des zones de sable ouvertes et à la végétation éparse, ainsi qu’une croissance de la forêt.

27L’occupation des sols de Ruhnu montre des tendances similaires de développement. Au XX^e siècle, le territoire était couvert principalement de forêts de pins. Un changement majeur dans la structure des forêts a été causé par une tempête en 1969 qui a entraîné de nombreux chablis, ceux-ci survenant assez fréquemment dans les forêts de dunes littorales. L’occupation des sols actuelle se caractérise donc par des zones de sable ouvertes et forestières qui sont les intérêts principaux.

28La diversité du paysage a diminué en raison de la cessation de l’utilisation des sols par les humains et la prédominance des processus naturels. Les changements dans les paysages sont principalement provoqués par des phénomènes naturels par lesquels des agents environnementaux extrêmes agissent comme des facteurs limitatifs dans le développement de la végétation. À l’avenir, les principaux changements du paysage seront surtout dépendants de l’usage récréatif de l’île. Les possibilités d’utilisation de ces sols dépendent avant tout des couvertures végétales du sol ainsi que de la diversité du paysage.

29Les milieux littoraux étaient plus variés durant des périodes d’utilisation modérée des sols. Ainsi, ce sont les zones côtières agricoles qui ont le plus changé en fonction des tendances socio-économiques. La disparition des activités humaines habituelles comme par exemple la récolte, le fauchage et le pâturage, a entraîné une croissance démesurée des roselières, arbustes ou forêts dans les anciens milieux ouverts. Les zones littorales boisées ont été moins affectées en raison de la pauvreté des sols sablonneux en nutriments.

30Les sites d’étude sont caractérisés par des sables avec une faible teneur en CaCO₃, ce qui est courant dans cette région. Dans des paysages dynamiques de dunes littorales, la teneur initiale du sable en carbonate et les conditions météorologiques contrôlent le taux de décalcification. Les teneurs en matières organiques et en calcium mais également la taille des grains sont les facteurs principaux qui déterminent la capacité du sable à retenir l’eau. Le pH du sol affecte les processus de décomposition et le flux de nutriments. Du littoral à l’intérieur des terres, le pH s’atténue et passe de 6,2 à 4,3. Le sable boulant des dunes grises a diminué en raison de la couverture végétale atteignant jusqu’à 95 % (surtout du recouvrement par les lichens et mousses). Les perturbations dans la couverture végétale directe-ment impactée par des facteurs anthro-pogéniques (piétinements, véhicules) ont entraîné la mobilité du sable.

Gestion et conservation

31Diverses études ont montré que la végétation des dunes est particulièrement sensible aux piétinements des humains (Stancheva et al., 2011 ; Santoro et al., 2012) qui conduit à une destruction partielle ou totale de la végétation mais également au compactage du sol. Cela augmente la densité du sol et diminue sa porosité, une condition défavorable avant tout pour les communautés végétales des dunes mobiles qui sont adaptées à l’instabilité du substrat et à l’ensablement (Maun, 2004). De plus, une hausse du niveau marin pourrait affecter les systèmes de dunes en stimulant l’érosion des systèmes dunaires.

32Une combinaison très diverse de forces motrices, de spécificités locales ou régionales, d’interactions entre les processus et les mécanismes de rétroaction pourrait indiquer une complexité insurmontable. Chaque site possède sa propre nature et la politique de gestion devrait incorporer cette spécificité. L’érosion est le facteur de perturbation le plus important, causant des altérations structurelles dans la distribution spatiale typique des communautés végétales dunaires. La conciliation des deux éléments que sont l’augmentation du développement de la fin des stades de la succession et la biodiversité menacée des habitats côtiers ouverts nécessitera une stratégie applicable pour préserver une mosaïque d’habitats. Cela peut se faire au sein de chaque site, mais il faudrait également prendre en compte la présence d’habitats sur d’autres échelles. L’étendue optimale dépend en partie des habitats présentant un intérêt, et devrait considérer et comporter certaines caractéristiques d’espèces telle que la capacité de dispersion mais aussi des questions à échelle plus locale comme le type de sol, la géomorphologie et les facteurs plus généraux du milieu tels que le climat (Provoost et al., 2011).

33Une meilleure coordination est nécessaire entre les administrations nationales, régionales et locales afin de s’assurer que les stratégies d’aménagement n’ignoreront pas les valeurs naturelles des systèmes dunaires et du développement naturel.

Conclusions

34Les environnements côtiers ont besoin d’un contrôle pour évaluer le niveau des changements afin de créer des plans de conservation et des méthodes de gestion basés sur des connaissances pour entretenir ces milieux. En tenant compte des changements climatiques constants, des ondes de tempête plus hautes ..., les modifications des habitats dans ces écosystèmes sont évidentes. Par conséquent, pour comprendre les incertitudes des prévisions du développement paysager, il est essentiel d’introduire des outils complets et inédits dans les processus décisionnels liés à la gestion des zones côtières. L’un de ces outils est le Systems Approach Framework (SAF) qui fournit des lignes directrices structurées afin d’intégrer la science aux prises de décision dans la gestion des littoraux. Il faut impliquer des managers, législateurs, intervenants et scientifiques afin de gérer l’utilisation des systèmes côtiers de manière écologiquement durable, efficace économiquement et assurant l’équité sociale.