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Recherche | Des bâtiments végétalisés aussi pour la biodiversité (14-05-2014)

Frédéric Madre, doctorant au Museum National d’Histoire Naturelle et co-fondateur de la start-up Topager, et Philippe Clergeau, professeur au Museum National d’Histoire Naturelle et consultant en écologie urbaine, livrent le résultat de leur étude sur la relation entre végétalisation de bâtiments et développement d’une biodiversité spontanée.  

Divers | France

L’évolution de la ville vers une durabilité de gestion et une qualité de vie fait partie des grands enjeux sociétaux. L’adaptation de la ville notamment aux changements climatiques et à la disponibilité des énergies devient une priorité. L’installation d’«une nature» en ville fait partie des outils retenus notamment depuis le Grenelle de l’environnement.

Les services que rend la nature à l’homme sont maintenant connus d’une manière générale (on parle de services écosystémiques) et ils peuvent aussi être définis dans un contexte urbain : santé et bien-être, recherche d’ambiance et de loisirs, gestion et tamponnage des pollutions atmosphériques et des températures, gestion de l’eau, etc. Seule la biodiversité, qui soutient pourtant la fonctionnalité des systèmes «naturels», est rarement un objectif affiché même si les trames vertes et bleues urbaines sont d’actualité dans les discours.

Dans les constructions nouvelles, une part des réflexions est aujourd’hui au moins posée quant à la prise en compte d’éléments plus ou moins 'verts' dans l’urbanisation. Le jeu des espaces, des publicités attendues et des publics visés aboutissent par exemple aux notions d’écoquartier... Cependant, la majorité des villes ne sera pas structurellement modifiée et il s’agira beaucoup plus de requalification avec le poids imposant des coûts du foncier qui limitent toute création d’espace vert, tout particulièrement en centre-ville. Une des voies du développement d’une 'nature' dans la ville est alors la végétalisation des bâtiments.

L’exercice est déjà assez ancien dans des pays comme l’Allemagne ou l’Autriche avec des objectifs de régulation des eaux de pluie. Plus récemment, l’esthétique et certains services écologiques comme le rafraichissement de l’air urbain sont avancés pour justifier ces aménagements. Encore plus récemment, alors que la plupart des toitures plantées en Europe ne le sont qu’avec des sédums, plantes grasses poussant dans de très faibles épaisseurs, une préoccupation de biodiversité commence à être affichée par certaines grandes villes comme Paris avec son plan Biodiversité.

Cependant, on manquait toujours de résultats scientifiques obtenus avec des échantillonnages conséquents. Qu’est ce qui s’installe sur ces toitures ? Le bâtiment peut-il alors participer à une biodiversité locale ? Aucun travail ne concernait les murs des bâtiments qui sont beaucoup plus nombreux en ville dense que les toitures plates et, de plus, sont bien visibles par le citadin. Leur végétalisation, outre un aspect esthétique recherché aujourd’hui, pose les mêmes questions.

C’est dans cet objectif d’analyse des rapports entre végétalisation de bâtiments et développement d’une biodiversité spontanée qu’en 2011 nous avons étudié 115 toitures végétalisés au nord de la Loire, de Brest à Strasbourg, en réalisant des inventaires de plantes et d’animaux. Nous avons identifié 203 espèces végétales spontanées (et 250 espèces plantées) qui nous ont amenées à définir 3 types de toitures que nous avons calqué sur les strates de végétation définies en écologie : des toitures à végétation muscinale (mousses et sédums rampants), à végétation herbacée et à végétation arbustive (voir figure 1).

02(@FMadre)_S.jpgCette classification nous apparait beaucoup plus performante pour définir un écosystème en constante évolution que les classiques termes techniques «intensif» et «extensif». On observe que la diversité en plantes augmente avec la complexité de végétation : les toitures à végétation arbustive (qui présentent des arbustes mais aussi des herbes et des mousses) sont les plus riches en plantes spontanées, en particulier quand une épaisseur de substrat est plus importante (de 15 à 30cm).

Parmi les invertébrés collectés, nous avons surtout analysé des araignées et des insectes qui montrent un nombre d’espèces assez élevé (66 espèces) mais avec une abondance en individus plutôt faible. Comme pour les plantes, ces espèces animales sont plus abondantes sur les toitures à végétation arbustive. Toutes ces espèces présentent des capacités fortes de dispersion (y compris les araignées qui s’envolent avec leur fil de soie) et ont une affinité pour les milieux secs. Les 19 espèces d'oiseaux observées sont moins fréquentes sur les végétations muscinales et nichent plus facilement en présence d’arbustes.

En 2012, nous avons approfondi cette analyse en nous concentrant sur l’inventaire des invertébrés de 35 toitures et de 33 murs (voir figure 2) en Ile-de-France.

03(@FMadre)_B.jpgPlus de 600 prélèvements ont fourni plusieurs milliers d’invertébrés avec 20 ordres recensés. Plus le mur ou le toit est végétalisé avec des couverts végétaux variés, plus l’abondance en invertébrés est forte.

Pour ce qui est des murs végétalisés, les systèmes hydroponiques, tels que les murs de Patrick Blanc, présentant une végétation plus complexe, sont ceux qui accueillent le plus d’espèces d’insectes et d’araignées. Les oiseaux viennent aussi nicher dans les arbustes qui se développent dans les couches de feutres irrigués. Les murs couverts de plantes grimpantes telle que la vigne-vierge sont les moins fournis en espèces animales mais restent plus favorables à la biodiversité urbaine que les murs nus.

Nos résultats montrent avant tout qu’en végétalisant une toiture ou un mur, on augmente très significativement la présence des invertébrés, et donc la possibilité d’un fonctionnement écologique à ces micro-échelles (depuis l’installation des oiseaux et des pollinisateurs jusqu’à la décomposition de litière). Même si nous avons identifié quelques espèces rares pour la région (des espèces littorales sur quelques toitures), il s’agit le plus souvent d’espèces communes qui se déplacent très facilement.

Pour les toitures, les espèces sont caractéristiques d’espaces ouverts et secs. Le problème du maintien de la végétation se pose à la fois au niveau hydrique (c’est la sécheresse qui est la cause première des disparitions de plantes) et au niveau nutriment (on met régulièrement de l’engrais pour maintenir sédums ou graminées dans des épaisseurs de substrat trop faibles).

Nous proposons d’intégrer à la fois un développement de biodiversité avec une végétalisation mixte muscinale-herbacée et suffisamment d’arbustes et un buttage qui permet avec une même charge de substrat (10-15cm en moyenne) des zones plus ou moins profondes et donc plus ou moins humides. Les arbustes sont installés en sommet de butte. En automne, les graminées et les feuilles mortes des arbustes contribuent à l’enrichissement du substrat au même titre que l’apport par la faune (mortalité des espèces, fèces, transport de matériaux, etc.). Un écosystème du sol performant est la meilleure garantie du bon maintien des plantes et des inséminations en champignons et en vers de terre sont en cours d’étude. Le buttage permet la survie de ces organismes mais aussi une meilleure gestion de l’eau et une limitation de l’érosion. La végétalisation optimale pour une entrée biodiversité-charge-hydrologie-thermique-esthétique aurait alors l’allure de la figure 3.

04(@FMadre)_B.jpgPour les murs végétalisés, l’exercice est plus délicat tant le problème de l’eau est primordial pour les plantes en situation verticale et explique que la plupart des murs sont aujourd’hui irrigués. L’enjeu écologique de ces murs concerne l’ambiance et le bien-être du citadin mais aussi le tamponnage des pollutions atmosphériques, les régulations thermiques et la filtration des eaux de pluie.

Etant donné les surfaces potentielles en ville dense des pignons et façades végétalisables, les recherches sur le choix des espèces, l’organisation des plantations et l’alimentation en eau doivent être largement encouragées. Des solutions peuvent se trouver entre une plantation simple de vigne vierge ou de lierre en bas du mur et un mur hydroponique coûteux sur membrane avec nombreuses espèces exotiques. Il est aussi possible de faire appel à des méthodes encore peu testées (éléments en céramiques, bétons poreux, enduits ensemencés, grandes jardinières, etc.).

Nos résultats soulèvent également deux préoccupations auxquelles il faut s’atteler : la première concerne la durabilité du système car nous avons peu de recul sur l’évolution de ces écosystèmes. La deuxième concerne la participation des bâtiments végétalisés aux continuités écologiques comme les trames vertes urbaines. Ces préoccupations sont des pistes de recherche passionnante et militent pour une convergence de travaux entre architectes et écologues !

Frédéric Madre et Philippe Clergeau

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