A presente dissertação de mestrado consiste em um estudo de caso de três programas de pagamento por serviços ecossistêmicos - PSE, que ajudaram a definir o papel que o direito deve assumir na implementação e manutenção desses mecanismos. Buscou-se, primeiramente, delimitar algumas bases teóricas, sobretudo, o que se entende por desenvolvimento sustentável e sustentabilidade institucional. Para tanto, optamos por demonstrar a evolução conceitual de serviços ambientais para serviços ecossistêmicos e entender este como uma segunda fase daquele, destacando os reflexos desse entendimento na estrutura jurídica dos programas de pagamento por serviços ambientais, que optamos por chama-lo de pagamento por serviços ecossistêmicos. Em seguida, descrevemos toda a evolução das discussões sobre REDD+, exemplo de PSE, para enfatizar os desafios que o direito assume com essa nova concepção de serviços ecossistêmicos. A experiência indica que o sucesso dos programas analisados são, em grande medida, consequência da ideia de função promocional do direito, bem como da observação das suas funcionalidades, quais sejam, orquestração, sinergia, flexibilização e legitimidade, que garantem, antes de mais nada, a sustentabilidade institucional dos mecanismos, permitindo sua perfeita adequação à realidade em que se insere e, mais do que isso, permitindo a manutenção desses instrumentos, mesmo diante de mutações do meio em que estão inseridos. / This master\'s thesis consists of a case study of three payment programs for ecosystem services - PSE, which helped define the role of law should take the implementation and maintenance of these mechanisms. We tried to, first, define some theoretical bases, above all, what is meant by sustainable development and institutional sustainability. Therefore, we chose to demonstrate the conceptual evolution of environmental services for ecosystem services and understand this as a second phase that, highlighting the consequences of this understanding the legal structure of payment for environmental services programs we chose to call it payment for ecosystem services. We then describe the whole evolution of discussions on REDD+, PES example, to emphasize the challenges that the right has with this new concept of ecosystem services. Experience indicates that the success of the analyzed programs are to a large extent the consequence of the idea of promotional function of law and the observation of its features, namely, orchestration, synergy, flexibility and legitimacy that ensure, first of all , institutional sustainability mechanisms, allowing its perfect adaptation to the reality in which it operates and, more than that, allowing the maintenance of these instruments, even in the face of the changing environment in which they live.

Le Golfe de Gabès, situé dans le bassin méditerranéen oriental, réunit plusieurs traits distinctifs lui conférant une forte sensibilité vis à vis des contaminations d'origine anthropique. D'une part, l'influence des courants Atlantiques y très limitée, d'autre part, son orientation et sa morphologie caractérisée par une faible profondeur sur une grande étendue ne permettent qu'un faible taux de renouvellement des eaux. Dans cet environnement vulnérable, plus de 200 millions de tonnes de phosphogypse (sous- produit résultant de la production d'acide phosphorique) ont été rejetés dans l'environnement marin depuis près d'un demi-siècle en ayant comme conséquence une dégradation conséquente de l'écosystème benthique en particulier des herbiers de posidonies. La caractérisation du phosphogypse conduit à identifier les différentes modalités des transferts au sein des milieux marins des métaux contenus initialement dans le phosphate. Sa charge en métaux toxiques est essentiellement associée à la matière organique qui s'agrège lors de son transfert dans l'émissaire industriel pour former une mousse se déplaçant à la surface de la mer. Cette mousse présente une structure complexe constituée de matière organique amphiphile jouant le rôle de tensioactif au contact de l'eau de mer et de gypse synthétique qui en constitue le squelette auxquels s'ajoutent halite, sphalérite et francolite. Elle se dégrade en fonction de l'état d'agitation du milieu marin via la dissolution du gypse relarguant ainsi sa charge polluante selon l'amplitude de la houle. Une fraction limitée des métaux passe directement en solution transportés par l'action des courants côtiers. Enfin, des grains de phosphate brut sont transportés soit par roulement-saltation soit en suspension. Ils s'accumulent surtout au niveau de la plage de Chatt Essalam du fait des impacts hydrodynamiques des structures portuaires du site. Les métaux toxiques affectent également les sédiments de surface et les organismes benthiques. En particulier, les mattes posidonies jouent le rôle d'archivage de la contamination permettant ainsi de retracer l'évolution de la contamination métallique des eaux marines depuis le début du développement industriel de la côte en 1972. Enfin, une première évaluation des pertes financières associées aux services écosystémiques fournis par les herbiers de Posidonies à l'activité économique de la pêche côtière, conduit à mettre en perspective le coût d'une partie des externalités négatives associées à la contamination chronique à l'échelle de la partie centrale du Golfe de Gabès. / The Gulf of Gabes, located in the oriental Mediterranean basin, has many particular properties making it very sensitive to anthropogenic contaminations. One of the distinguishing features of Gabes Gulf is low water flush-activity related mainly to its orientation and morphology marked by its largely-extended shallow plateau as well as to the limited influence of Atlantic water currents. For more than 50 years, than 200 million tons of phosphogypsum (by-product of phosphoric acid production) have been continuously dumped in this vulnerable environment leading to an accentuated degradation of the local benthic habitat represented mainly by the seagrass meadows of Posidonia oceanica. Within this context, knowing the characterization of phosphogypsum will certainly help to identify the different transfer modalities of the metals (composing the initial phosphate ore) within the marine environment. The pollutants load of phosphogypsum is mainly associated to the organic matter which aggregates during the transfer process via the evacuation channel leading to the formation of floating foam. These latter foams are passively transported by winds and local currents to distant areas and are found to be rich in organic matter with an amphipathic character that makes them act as a surfactant in contact with seawater. The skeleton of phosphogypsum foam was also found to be composed of synthetic gypsum as well as halite, sphalerite and francolite. The degradation of the phosphogypsum foam is accentuated by the degree of agitation/hydrodynamics of the marine environment through the dissolution of gypsum, leading to the release of its polluting components following the swell amplitude. It is worth noting that a limited metal fraction passes directly into solution. These latter metals are hence transported by the coastal currents. As for the phosphate grains, they are trained towards the south either by rolling-saltation or in suspension, and end by accumulating mainly in Chat Essalam beach due to the hydrodynamics effects exerted by the ports structures leading to modify the coastline. In addition, the toxic metals affect also the surface sediments as well as the benthic organisms and hence these latter can inform about the health status and the contamination history of the local marine environment. Within this context, the mats of Posidonia oceanica meadows can be used as an archiving tool of the contamination history in the Gulf of Gabes and allow hence retracing the evolution of metallic contamination of sea waters since the set-up of the coastal industrial complex in Gabes city (i.e. 1972). Finally, a first assessment of the financial losses linked to the ecosystemic services provided by Posidonia oceanica seagrass beds to coastal fisheries activity was conducted allowing to evaluate the cost of a part of the negative consequences linked to the industrial chronic pollution at the central part of Gabes Gulf.

Le bassin méditerranéen est reconnu comme un "point chaud" de biodiversité soumis à de fortes pressions anthropiques. En domaine marin, les habitats coralligènes participent grandement à cette biodiversité et leur situation côtière les rend accessibles aux hommes. La thèse porte sur l'identification et l'évaluation de leurs services écosystémiques. J’ai utilisé le concept de \textit{service écosystémique} à une échelle locale : la Baie de Marseille (anthropisée) et le Parc national de Port-Cros (sous pression humaine minimale). Le premier volet de la thèse porte sur l'identification et la description des services rendus par les habitats coralligènes dans les zones d’étude. Les services les plus évidents (production de ressource alimentaire, production de corail rouge et sites de plongée) font l’objet d’une étude plus approfondie. Le deuxième volet de la thèse teste le concept de cascade de service écosystémique d'Haines-Young et Potschin pour décrire les éléments et fonctions de l'écosystème impliqués dans chaque service, les bénéficiaires et les types de valeurs économiques qui en sont issus, et des indicateurs pour mesurer chaque niveau de la cascade. Le troisième volet de la thèse porte sur une analyse de l'activité de plongée sur les habitats coralligènes de la baie de Marseille. Le dernier volet de la thèse est une étude des préférences déclarées dans les secteurs de Marseille et Port-Cros concernant les services rendus par les habitats coralligènes, grâce à la méthode des choix discrets. Ce dernier volet comprend une étude de l’impact de la connaissance initiale et de l’apport d’information dans la formation des préférences. / The Mediterranean basin is recognized as a "hotspot" of biodiversity subjected to strong anthropic pressures. In the marine domain, coralligenous habitats greatly contribute to the basin’s biodiversity and their coastal location makes them accessible to humans. The thesis attempts to identify and economically evaluate some of those ecosystem services. I used the concept of \textit{ecosystem service} at a local scale, focusing on the Bay of Marseille (anthropized) and the Port-Cros national park (under minimal human pressure). The first part of the thesis deals with the identification and description of the services rendered by coralligenous habitats in the study areas. The second part of the thesis describes the provisionning services through the application of the concept of ecosystem service cascade as developed by Haines-Young and Potschin. This approach helps to identify the elements and functions of the ecosystem involved in each service, the human beneficiaries and the types of economic benefits associated with the services. This chapter also proposes variables to measure each level of the cascade. The third part of the thesis deals with an analysis of the relationship between the presence of coralligenous habitat and the frequency of dives in the Bay of Marseille. The last part of the thesis employs the method of discrete choices experiment to study the declared preferences in the study areas of Marseille and Port-Cros concerning the services rendered by the coralligenous habitats. This analysis provided insight into how preferences can evolve as initial knowledge is enhanced through the provision of additional information.

L’application de l’agromine à des zones ultramafiques délaissées constitue un enjeu majeur à la vue des surfaces potentiellement valorisables. Par contre, les sols ultramafiques sont particuliers avec de fortes concentrations en métaux et une quasi absence de matière organique. Malgré tout, la mise en place de l’agromine a déjà donné de bons résultats, couplée avec l’application d’herbicides et une fertilisation minérale. Notre défi a été de développer une agromine durable par la mise en place d’agro-écosystèmes basés sur l’introduction d’une légumineuse en association avec une plante hyperaccumulatrice et la suppression de tout intrant chimique. Nos résultats ont confirmé clairement que l'introduction d'une légumineuse dans l’agromine a amélioré la production de biomasse de Alyssum murale et les rendements de nickel par rapport à sa monoculture fertilisée et non fertilisée. Nos travaux ont également montré que l'insertion d'une légumineuse dans l’agromine permet d’améliorer la structure du sol avec des agrégats plus stables. De plus, de meilleures teneurs en carbone, azote et en matière organique ont été détectées. L’ensemble de ces éléments conduit ainsi à une amélioration globale de la structure du sol, de sa fertilité et de son biofonctionnement. Corrélativement, nos résultats ont mis en évidence les effets positifs de ces nouvelles pratiques, à la fois sur la taille, la diversité et les acitivités liées aux cycles biogéochimiques des communautés bactériennes. D’un point de vue écononique, l’introduction de la légumineuse dans l’agromine implique un gain financier et de temps du fait de la réduction de l'application d’engrais et de produits phytosanitaires. Enfin, tous ces avantages conduisent à une réhabilitation des sols ultramafiques avec une restauration de leurs qualités physique, chimique et biologique, tout en permettant à ces sols particuliers d’offrir plusieurs services écosystémiques / The application of agromining to abandoned ultramafic areas is a major challenge in the presence of potentially recoverable areas. Howerver, ultramafic soils are particular in terms of their fertility with high concentrations of metals and a near absence of organic matter. Nevertheless, this challenge was partly met by the application of chemical fertilizers and herbicides. Our challenge, through this PhD, was to develop a sustainable agro-ecosystem based on the introduction of a legume in association with the hyperaccumulating plant and then the reduction of any chemical input. Our results clearly confirmed that the introduction of a legume into these new cropping systems improved both the biomass production of Alyssum murale and the Ni yields in comparison to the fertilized and non-fertilized monoculture. Our work has also shown that the insertion of a legume into agromining cropping systems improves the structure of the soil due to stable and larger aggregates. In addition, higher levels of carbon and nitrogen and higher concentrations of organic matter were detected. These results led to an overall improvement of the soil structure, its fertility and its biofunctioning. Our results showed positive effects of these new cropping systems, both on the size of the bacterial communities and on the microbial enzymes involved in the soil biogeochemical cycles. In addition, the structure and diversity of bacterial communities were modified with the insertion of the legume, compared to the monoculture. Economically, the introduction of legume into cropping systems dedicated to Ni agromining involves a gain of money and time due to reduced application of mineral fertilizers as well as products of phytosanitary. Finally, all these benefits lead to the rehabilitation of ultramafic soils with the restoration of their physical, chemical and biological qualities while allowing these particular soils to offer many ecosystem services

L'agriculture fait face à une crise environnementale qui rend nécessaire la prise en compte du fonctionnement des « écosystèmes ». Mais ce concept de l'écologie donne peu de prise à l'action dans le secteur agricole. Les champs de littérature sur les « biens communs » et sur les « services écosystémiques », qui traitent de la gestion des écosystèmes, ont été abondamment développés et relayés par les politiques publiques. La thèse montre qu'ils cristallisent souvent les conflits entre les objectifs agricoles et les préoccupations écologiques sans pour autant permettre l'exploration de nouveaux systèmes agricoles.Notre thèse en sciences de gestion met en évidence qu'un nouvel enjeu pour la recherche scientifique est d'apprendre à piloter les régulations écologiques au sein des agro-écosystèmes de manière à rendre l'agriculture durable. Elle cherche à définir les modalités d'une démarche de conception des agro-écosystèmes : peuvent-ils faire l'objet de démarches de conception innovantes ? Quelles sont les méthodes pour les concevoir ? Et quels sont les modes de gouvernance appropriés ?L'analyse historique des raisonnements scientifiques en agronomie et en écologie met en évidence les raisons qui rendent difficiles aujourd'hui la conception des agro-écosystèmes, malgré les connaissances de plus en plus fines sur les régulations écologiques. La thèse modélise une classe d'objets particuliers, les « fonds écologiques », que les scientifiques introduisent pour aborder les agro-écosystèmes en s'affranchissant des seuls schémas connus. Elle montre l'intérêt de ne pas considérer les fonds écologiques comme des biens communs mais comme des « inconnus communs ». Le modèle proposé, testé sur un archétype de la production intensive en région céréalière, permet d'élaborer une méthode de conception collective et innovante des agro-écosystèmes. / Agriculture is facing an environmental crisis that makes it necessary to take into account the “ecosystem” functioning. But this concept of ecology is difficult to handle in the agricultural sector. Fields of literature on the "commons" and the "ecosystem services", which deal with the management of ecosystems, have been extensively developed and relayed by public policy. The thesis shows that they often freeze the conflict between agricultural objectives and environmental concerns without allowing the exploration of new farming systems.Our thesis in management science highlights the fact that a new challenge for scientific research is to learn to manage environmental regulations within agro-ecosystems in order to make agriculture sustainable. It aims to define a design approach of agro-ecosystems: can innovative design be applied to them? What are the methods to design agro-ecosystems? And what are the appropriate modes of governance?The historical analysis of scientific reasoning in agronomy and ecology highlights the reasons why the design of agro-ecosystems remains so difficult, despite finer knowledge on environmental regulations. The thesis models a particular class of objects, the “ecological fund” that scientists introduced to deal with agro-ecosystems while escaping the already known patterns. It shows the importance of considering the ecological funds not as common goods but as "common unknowns”. The proposed model, tested on an archetype of an intensive cereal production area, makes it possible to develop a method of collective and innovative design of agro-ecosystems.

La réglementation actuelle, reposant sur la loi de 1976 sur la protection de la nature, impose aux maîtres d’ouvrage de respecter le principe « éviter – réduire – compenser » lors de la conception de les projets d’exploitation et d’aménagement. Lorsqu’un projet n’a pu ni éviter ni réduire les impacts environnementaux, il est nécessaire de définir des mesures compensatoires pour les impacts résiduels qualifiés de significatifs. Concernant les écosystèmes marins, ces mesures font appel à des actions écologiques ainsi qu’à des mesures de gestion et d’amélioration des connaissances sur le milieu marin. Alors que le développement de l’activité économique maritime est encouragé, en particulier, suite aux appels à la croissance bleue (e.g. tourisme maritime, EMR, pêche, aquaculture, ressources minérales marines, biotechnologies, transport maritime, construction navale), il est primordial de questionner nos capacités à prendre en compte les impacts de ces activités. A partir d’un état des lieux de la compensation sur le milieu marin en France, il s’agit d’identifier les limites du système actuel et de proposer des pistes d’amélioration. Ces dernières peuvent être méthodologiques et techniques, liées à la prise en compte de nouvelles approches ou à l’émergence de nouveaux systèmes de gouvernance. A travers l’analyse d’une cinquantaine d’études d’impacts françaises, les pressions et impacts générés par différents projets d’aménagements (infrastructures portuaires, dragages, extractions de granulats, prises et rejets d’eau, etc.) sont examinés et la pertinence des mesures ERC proposées est discutée. Ensuite, en se basant sur une revue bibliographique, la faisabilité et l’efficacité des techniques d’ingénierie écologique (écoconceptions portuaires, bio-remédiation et techniques de restauration des herbiers, macro-algues, récifs coralliens, populations d’ichtyofaune et bivalves) sont évaluées au regard des exigences de la séquence ERC. Cette analyse permet de discuter de la notion d’équivalence écologique et de proposer un arbre de décision original. D’autre part, constatant que les mesures compensatoires proposées dans les études d’impact ne sont que très rarement dimensionnées, une méthode opérationnelle permettant d’évaluer les besoins compensatoires est élaborée. Cette méthode associe une analyse multicritère de l’état de l’environnement inspirée de l’Unified Mitigation Assessment Method (UMAM, méthode utilisée en Floride pour les impacts autorisés) et une évaluation plus fine à l’échelle d’un indicateur empruntée à l’Habitat Equivalency Analysis (HEA, développée par la NOAA pour la compensation des dommages accidentels). Il s’agit ensuite d’examiner l’utilisation actuelle de l’approche par les services écosystémiques dans la compensation à travers la réglementation, les standards internationaux et la littérature scientifique. L’objectif est d’étudier en quoi cette approche permettrait d’améliorer la mise en place de la compensation mais aussi d’en souligner les limites. Enfin, l’approche sociologique de l’acteur-réseau (Callon, Latour) permet d’analyser les différents types organisationnels ayant émergé autour de la compensation en Californie. L’objectif est de critiquer, à partir de situations constatées en France et aux Etats-Unis, les réponses formulées en termes de gouvernance par ces deux sociétés côtières exigeant un principe de compensation. Ce travail souligne la nécessité de mettre en place des mesures ambitieuses et efficaces de compensation afin que le développement économique maritime cesse de contribuer à l’érosion de la biodiversité. / My research topic is multidisciplinary combining geography, ecology and economics and addressing the efficiency of current marine offset practice. Building on a state of the art of current practice, I am working on a more prospective approach (compared to current research on mitigation targeting terrestrial ecosystems). By offset, I am referring to legal mitigation that consists in avoiding – reducing – offsetting adverse impacts of development projects such as dredging, port infrastructure, oil exploration, marine aggregate extraction, beach nourishment, etc. on marine and coastal ecosystems. Based on a review of around fifty French marine Environmental Impact Assessments (EIAs), I analyzed the assessment of impacts, the use of offset sizing methods (robust method to assess ecological losses due to development projects and ecological gains created by offset measures) and the kind of measures proposed. Within these EIAs, sizing methods were seldom used and the very few measures suggested to offset residual impacts could be questioned in terms of equivalency and appropriateness. These measures were either ecological engineering techniques (such as seagrass or coral restoration), management measures (used to reduce pressure on the impacted ecosystems through the funding of management measures in Marine Protected Areas for example) or even knowledge acquisition. Thus, I am also looking at the efficiency of ecological engineering techniques on marine and coastal ecosystems. My research mainly focuses on the offset of authorized impacts but could also deals with some aspects of the offset of accidental damages.

Les services écosystémiques (SE) sont définis comme les bénéfices que les humains retirent des écosystèmes. A titre illustratif, un arbre peut produire des fruits, séquestre du carbone et différentes activités récréatives ou valeurs esthétiques lui sont liées. Parmi les différentes approches d’évaluation des SE, la matrice de capacité est une méthode considérée comme flexible et rapide à mettre en œuvre. Constituée d’une table d’allocation d’un score pour chaque SE et chaque écosystème considéré, elle est de plus en plus utilisée en France, ainsi qu’à l’international. Dans le cadre de cette thèse nous avons travaillés sur l’évaluation des scores à dire d’experts dans le but, notamment, de déterminer certains biais et limites méthodologiques, mais également d’explorer des développements innovants pour différentes applications sur le Parc Naturel Région Scarpe-Escaut et la Région Hauts-de-France. Enfin nous avons intégré les disservices (les effets indésirables de la nature sur l’Homme) et l’intégrité écologique (la condition/santé de l’écosystème) dans l’évaluation des SE afin d’avoir une vision plus complète de la relation homme-nature / Ecosystem services (ES) are the benefits that humans derive from ecosystems. For example, a tree produces fruit that we pick, sequesters carbon as it grows, supports various recreational activities and has aesthetic value. Among the different approaches developed to assess ES, the experts-based capacity matrix is flexible and quick to implement. The matrix is a look-up table that assigns each ecosystem type a score defined by experts expressing its ES capacity. It is increasingly used in France, Europe and internationally. Three themes are addressed in the thesis: (i) methodological analysis to define and specify limits and specify methodology to address them, (ii) application of the method to the Scarpe-Escaut Regional Natural Park and to the Hauts-de-France Region, and (iii) integration of the evaluation of disservices (undesired effects of the natural environment on humans) and ecological integrity (condition/health of the ecosystem) into the evaluation of ES to take fuller account of the relation between humans and their natural environment.

Les services écosystémiques (SE) désignent les bénéfices fournis par les écosystèmes à la société. En France, la législation cherche à les intégrer dans les études d’impact environnemental avec la promulgation de la Loi pour la reconquête de la biodiversité, de la nature et des paysages (2016). Pour ce faire, il est nécessaire de développer des méthodes de terrain d’estimation des SE. C’est dans ce cadre qu’une collaboration entre le Laboratoire d’Ecologie Alpine et le bureau d’études EGIS Environnement a vu le jour, afin de répondre à la question : comment quantifier les SE à l’échelle locale ?Pour cela, nous avons étudié deux SE de régulation régulièrement évoqués dans le contexte du changement global. Le service de pollinisation est essentiel pour l’alimentation humaine et est au cœur de l’actualité de par les déclins des populations d’insectes pollinisateurs. Le SE de régulation du climat global par la séquestration de carbone par les écosystèmes est d’intérêt majeur en regard des changements climatiques récents et annoncés.Nous avons suivi les quatre étapes du développement d’un protocole. Premièrement, pour le SE de pollinisation entomophile qui possède de nombreuses définitions dans la littérature, nous avons établi par une revue bibliographique un cadre conceptuel afin de définir le SE de pollinisation et d’identifier les indicateurs et leurs méthodes de mesures. Nous avons choisi pour la suite d’adopter la définition du SE de pollinisation comme la capacité de l’écosystème à soutenir la pollinisation entomophile, i.e. la présence d’insectes pollinisateurs. Deuxièmement, nous avons abordé la question du choix des indicateurs pour l’estimation de ce SE. En effet, la capacité du SE de pollinisation peut être estimée par des indicateurs directs, liés à la présence des insectes pollinisateurs sur la parcelle, et des indicateurs indirects, liés aux ressources d’alimentation et de nidification sur la parcelle d’étude et dans le paysage. Nous avons comparé les mesures de ces deux types d’indicateurs estimés en vergers et en prairies. Les objectifs étaient de tester la cohérence entre ces deux types d’indicateurs pour le SE de pollinisation et la possibilité d’une simplification du protocole d’estimation en la basant uniquement sur des indicateurs indirects. Les indicateurs indirects n’expliquaient pas une part suffisante de la variabilité observée dans les mesures d’abondance et de richesse des pollinisateurs pour permettre simplification du protocole.Troisièmement, nous avons cherché à simplifier le protocole d’estimation du SE de la régulation du climat global par la mesure des stocks de carbone en prairies et en forêts. Pour cela, nous avons comparé les estimations obtenues par des protocoles simplifiés à celles obtenues par un protocole plus complet et mesuré les incertitudes causées par ces simplifications. Le protocole d’estimation a pu ainsi être simplifié pour les deux compartiments de l’écosystème stockant le plus de carbone : la biomasse aérienne en forêt et le carbone organique du sol. Enfin, afin de tester l’applicabilité du protocole simplifié d’estimation du SE de régulation du climat global, nous l’avons testé sur des parcelles de zones humides, des écosystèmes stockant une grande quantité de carbone. Ces parcelles ont été placées dans un modèle d’états-et-transitions afin de tester si les mesures de gestion peuvent affecter les stocks de carbone des zones humides. Les actions de gestion sur la biomasse aérienne changeaient les stocks de carbone entre les zones humides herbacées et forestières. Le stock de carbone organique du sol, stock majeur dans les zones humides, ne différait pas entre les différents états étudiés, reflétant la difficulté d’agir sur ce compartiment.Cette étude montre que le développement méthodologique pour la quantification de SE sur le terrain peut mener à des protocoles simples et fiables mais que le processus de développement est différent selon les SE abordés. / Ecosystem services are benefits supplied by ecosystem to human societies. In France, recent legislation aims to include ecosystem service in environmental impact studies with the enactment of the Law for the recovery of biodiversity, nature and landscapes (2016). To do so, it is necessary to develop field methods for ecosystem service estimation. In this setting, a collaboration was established between the Laboratoire d’Ecologie Alpine and the environmental consultancy EGIS Environnement to answer the following question: how can ecosystem services be quantified at local scale?We studied two ecosystem services often cited in the global change context. The pollination service is essential for human food production. Given worldwide pollinator declines it is at the centre of scientific, citizen and political concerns. The service of global climate regulation by carbon sequestration by ecosystems is of major interest given the recent and coming climate changes.We investigated four key steps for developing a field protocol. First, the ecosystem service of entomophilous pollination has numerous definitions in the scientific literature. Thus, based on a literature review we built a conceptual framework for defining the pollination service and identifying quantifiable indicators and their measurement methods. We chose to define the pollination service as the ecosystem capacity to support entomophilous pollination, i.e. pollinating insect presence. Second, we worked on indicator selection for the pollination service estimation. Pollination capacity can be estimated through direct indicators linked to pollinator presence on the plot and through indirect indicators linked to feeding and nesting resources in the plot and in the landscape. We compared measures of these two types of indicators within orchards and grasslands. Our aims were to test consistency between both indicator types for the pollination service and the possibility of protocol simplification based on indirect indicators. Indirect indicators did not explain enough of the observed variability in pollinator abundance and richness to allow a protocol simplification.Third, we tried to simplify the estimation protocol of the ecosystem service of global climate regulation from measures of carbon stocks in grasslands and forests. We compared estimations obtained by simplified protocols to estimations obtained by a more complete protocol. We also quantified the uncertainties caused by these simplifications. The estimation protocol could be simplified for the two most important carbon pools: aboveground biomass in forests and soil organic carbon. Finally, to test the applicability of the simplified protocol of carbon stock estimations, we applied it on wetland plots. These plots were organized following in a state-and-transition model to test whether management decisions are likely to affect wetland carbon stocks. Management actions on aboveground biomass changed carbon stocks between herbaceous and forested wetland. Soil organic carbon, the major carbon stock in wetlands, was unchanged between the different studied stats, illustrating the difficulty to manage soil carbon stocks in the short term.This study shows that method development for field quantification of ecosystem service can lead to simple and reliable protocols. However, the development process is different for each ecosystem service.

Les services écosystémiques (SE) réfèrent aux bénéfices que produisent et soutiennent la biodiversité et les écosystèmes et qui profitent à l’être humain. Dans beaucoup de cas, ils ne sont pas pris en compte dans le système économique. Cette externalisation des SE engendre des décisions sur l’utilisation du territoire et des ressources naturelles qui ignorent leur contribution à la qualité de vie des communautés. Afin notamment de sensibiliser l’opinion publique à l’importance des SE et de mieux les intégrer dans les processus décisionnels, ont été développées des démarches d’évaluation économique des SE. Dans cette thèse, nous avons cherché à comprendre à la fois comment l’utilisation passée et actuelle des sols dans la région de Montréal affecte la valeur des SE et comment ces aménités naturelles sont perçues et valorisées par la population, dans une perspective d’aménagement futur du territoire. Pour ce faire, nous avons utilisé deux approches : l’analyse spatiale recourant aux systèmes d’information géographique et l’analyse des préférences exprimées par des techniques d’enquête. Pour l’analyse spatiale, nous avons combiné des analyses cartographiques à des valeurs monétaires associées aux SE publiées dans la littérature. Nous avons alors estimé la valeur des écosystèmes d’un territoire par le transfert de bénéfices, de prix de marchés directs et de coûts évités. Cette démarche nous a permis de comprendre la relation entre l’utilisation actuelle du territoire du Grand Montréal écologique et la valeur des services fournis par les écosystèmes, que nous avons estimée à 2,2 milliards de dollars par année. Elle nous a permis aussi de mesurer les effets sur la valeur des SE du changement d’utilisation des sols entre les années 1960 et 2010. Nous avons montré que malgré différentes politiques de contrôle et d’encadrement de l’étalement urbain au cours de cette période, les pertes économiques non marchandes liées aux SE s’élèvent à 236 millions de dollars par année. Pour l’analyse des préférences exprimées, nous avons utlilisé deux méthodes, l’évaluation contingente et le choix multi-attributs, avec l’objectif de mesurer le consentement à payer de répondants pour des variations dans l’aménagement du territoire. Nous avons montré d’une part que les répondants valorisent significativement l’incidence des pratiques agro-environnementales sur la qualité de l’environnement et des paysages en consentant à payer entre 159 et 333 dollars par ménage par année pour une amélioration de la diversité du paysage agricole. D’autre part, leur volonté à payer pour l’amélioration de l’état des milieux humides du Québec est estimée entre 389 et 455 dollars par ménage par année. L’utilisation conjointe des deux méthodes nous a permis d’en comparer les résultats. Nous avons en outre démontré que le choix du format de question de valorisation de l’évaluation contingente affecte la convergence des résultats. Enfin, nous avons proposé des pistes de recherches futures portant sur l’intégration des démarches d’analyse biophysique, économique et politique dans des outils de prise de décision mieux adaptés à la dynamique des écosystèmes, de la biodiversité et des communautés humaines. / Ecosystem services (ES) refer to benefits produced and sustained by biodiversity and ecosystems that benefit humans. In many cases, they are not considered in the economic system. This externalization of SE generates decisions on land use and natural resources that ignore their contribution to the well-being of communities. In order to raise awareness of the importance of ES and better integrate them into decision-making processes, economic approaches to value ES have been developed. In this thesis, we sought to understand both how the past and current land use in the Montreal area affects the value of ES and how these natural amenities are perceived and valued by the population in a future planning and management perspective. To accomplish this, we used two approaches: spatial analysis using geographic information systems and analysis of stated preferences by survey techniques. In the spatial analysis approach, we combined cartographic analyzes to monetary values associated to ES published in the literature. We then estimated the value of ecosystems using benefit transfer, direct market prices and avoided costs methods. This approach has allowed us to understand the relationship between the current land use in the Greater Montreal and the economic value of the services provided by ecosystems, which we estimated at 2.2 billion dollars per year. It also allowed us to estimate the effects of land use changes between 1960 and 2010 on the value of ES. We showed that despite different land use planning policies implemented to manage urban sprawl during this period, non-market economic losses related to ES have reached 236 million dollars per year. In the stated preferences approach, we used two methods, contingent valuation and choice experiment, with the aim of measuring the willingness to pay of respondents for proposed changes in their environment. In a first study, we showed that respondents significantly value the impact of agri-environmental practices on the quality of the environment and landscapes and are willing to pay between 159 and 333 dollars per household per year on improving the diversity of agricultural landscape. In a second study, their willingness to pay on improving the status of wetlands in Quebec is estimated at between 389 and 455 dollars per household per year. The combined use of the two methods allowed us to compare the results. We also demonstrated that the choice of valuation question format in contingent valuation affects the convergence of the results. Finally, we propose directions for future research related to the integration of ecological, economic and political analyzes of ES that would lead to better assessments of the dynamics of ecosystems, biodiversity and human communities.

En Afrique Sub-Saharienne, les zones humides forment d'importantes zones de pâturages pour bon nombre de pastoralistes. Le régime d'inondation de ces plaines influence leur fonc tionnement et leur productivité. Pour comprendre et maitriser ces régimes, il est donc essentiel d'évaluer l'impact de l'infrastructure hydro-électrique sur les dynamiques d'inondations en aval des barrages. Pourtant, le manque de données disponibles, l'absence de modèles validés et la forte variabilité environnementale rendent cet exercice difficile. Cette thèse contribue à quantifier l'impact du changement des ressources hydriques sur la productivité fourragère des prairies inondables dans le Delta du fleuve Tana, au Kenya. 1/ Les caractéristiques de croissance et la productivité d'une prairie inondable à Echinochloa stagnina (Retz) P. Beauv. ont été déterminées pour différents régimes de fauche, d'irrigation et conditions d'inondations. Ensuite, un modèle de croissance adapté à des Graminées en C4, tropicales et pérennes, de prairies inondables a été développé. Il constitue, à notre connaissance, le premier modèle éco-physiologique adapté à ce type de prairies. 2/ Des processus hydrologiques importants pour le fonctionnement des écosystèmes (étendue, période, durée et fréquence d'inondation) ont été caractérisés grâce à un modèle de bilan hydrologique et à l'utilisation de techniques de télédétection, et cela en dépit de la faible instrumentalisation du bassin, du peu de données topographiques et d'un fort couvert nuageux. 3/ Une analyse préliminaire de l'impact de différents scénarios d'inondations sur la production fourragère a été effectuée en utilisant des indicateurs de services écosystémiques. Cette thèse participe à l'amélioration de nos connaissances des services écosystémiques des zones humides par la construction de modèles et par l'évaluation de scénarios dans une région du monde où ce type de données est rare. / Wetlands are a vital resource for many pastoralists in Sub-Saharan Africa as they provide dry-season grazing zones. As floods are essential for wetland ecosystems, the assessment of water abstraction and hydroelectric infrastructure on downstream flooding dynamics is crucial. Yet, scarce data, environmental variability and the lack of models make this challenging. This research contributes to quantifying the influence of changing water resources on fodder pro- duction of floodplain grasslands in the Tana River Delta, Kenya. 1/ Growth characteristics of floodplain grasslands of Echinochloa stagnina (Retz) P. Beauv. for different flood and manage- ment options were determined and a quantification of their productivity achieved. This kind of data is scarce for floodplain grasslands. A plant growth model adapted to tropical floodplain conditions and perennial C4 grasses was developed, and is the first known physiologically based model for floodplain grasslands. 2/ Hydrological processes of ecological importance (flood extent, timing, duration, frequency) were characterized in a poorly gauged basin using a water-balance model combined with remote-sensing techniques, despite precise knowledge of discharge rates, topography and a high cloud cover. 3/ A preliminary analysis explored different flooding scenarios and their impact on fodder production through the use of simple ecosystem service indicators. This PhD contributes to the repertoire of wetland ecosystem ser- vices by building biophysically based simulation models and exploring possible scenarios in a region of the world and an ecosystem where these type of evaluations are rare.