Influence des polluants hérités de la Grande Guerre sur l'assemblage et le fonctionnement des polémo-écosystèmes

Influence of pollutants inherited from the Great War on the assembly and functioning of polemo-ecosystems

• Auteur / Autrice : Laure Parodi
• Direction : Déborah Closset-kopp, Stéphanie Sayen
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences Ecologiques Ecologie Historique-25DSE3
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2022
• Etablissement(s) : Amiens
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences, Technologie, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EDYSAN - Unité de recherche Ecologie et Dynamique des systèmes anthropisés

Mots clés

Mots clés libres

Grande Guerre

Polluants chimiques

Transfert sol-plante

Communautés végétales

Contamination

Effet cocktail

Great War

Chemical pollutants

Soil-plant transfer

Vegetation communities

Contamination

Cocktail effet

Résumé

L'héritage toxique de la Grande Guerre est une préoccupation majeure de santé publique dans le nord et l'est de la France : la lente dégradation des munitions enfouies libère des polluants chimiques qui contaminent l'eau et les sols. Le travail de thèse vise à mettre en relation le transfert des contaminants dans l'environnement avec le fonctionnement des écosystèmes forestiers et agroécosystèmes qui se sont développés sur les anciens champs de bataille. Il s'agit de mieux comprendre les phénomènes se déroulant à l'interface sol-végétation des anciens champs de bataille, en vue d'identifier des indicateurs chimiques, écologiques et écophysiologiques (potentiellement télédétectables) d'une exposition aux polluants hérités de la Grande Guerre. Ce sujet de thèse inter- et trans-disciplinaire (écologie fonctionnelle et chimie environnementale) combine des approches comparatives et corrélatives, au laboratoire et in natura (notamment dans la Somme et en Argonne). Le travail consistera, en premier lieu, à cartographier les bois et champs des anciennes zones de front et d'arrière-front de la Grande Guerre, à partir des archives disponibles. Une analyse régressive du paysage reconstituera les usages du sol avant 1914 et actuellement (cultivé vs. boisé) de manière à distinguer les polémoforêts établies sur d'anciennes forêts vs. sur d'anciens champs. Le même exercice sera répété sur les zones actuellement cultivées (agrosystèmes perturbées vs témoins). Le taux de destruction en 1914-1918 (total, partiel, nul) sera également reconstitué à partir des archives disponibles. Ces données historiques seront confirmées par télédétection de la microtopographie à l'aide d'un drone équipé d'un LiDAR. Une fois les sites identifiés, le travail consistera à caractériser le complexe sol-végétation, par le biais de relevés de végétation (méthode phytosociologique) et d'analyses physico-chimiques des sols. L'absence de certaines espèces, la surabondance d'autres, la présence de chloroses, l'altération de certaines fonctions biologiques (croissance, taille de feuilles ou autres traits d'histoire de vie) ou de variations de biomasses végétales serviront d'indicateur de perturbation et de pollution. Enfin, il s'agira de doser différents polluants dans les sols, dans l'eau du sol et dans les tissus végétaux (espèces cibles, issues des milieux forestiers et agrosystèmes) et de « mesurer » et caractériser les altérations physiologiques (respiration, photosynthèse…) des plantes liées à la présence de ces polluants, par télédetection (e.g. une signature multispectrale d'un polluant donné). Cette étude sera complétée par des expérimentations en conditions contrôlées sous serre : exposition aux mêmes polluants que ceux identifiés in natura (mêmes teneurs et ratios) des mêmes espèces que celles identifiées sur les sites, à la plate-forme de phénotypage du CRRBM à l'Université de Picardie Jules Verne à Amiens. L'objectif ultime de cette thèse sera d'identifier des indicateurs de contamination des sols et de l'eau absorbée via la réponse des plantes, qui peuvent être des altérations physiologiques potentiellement télédétectables, en vue de détecter une éventuelle « signature » multi- ou hyperspectrale de l'exposition aux polluants, ce qui ouvrirait la voie à une possible détection des zones polluées sur de vastes étendues et, in fine, à une cartographie de l'exposition animale et humaine.

The toxic legacy of the Great War is a major public health concern in northern and eastern France: the slow degradation of buried munitions releases chemical pollutants that contaminate water and soil. The aim of the thesis is to relate the transfer of contaminants into the environment to the functioning of forest ecosystems and agroecosystems that have developed on former battlefields. The aim is to better understand the phenomena taking place at the soil-vegetation interface of former battlefields, with a view to identifying chemical, ecological and ecophysiological indicators (potentially remotely detectable) of exposure to pollutants inherited from the Great War. This inter- and trans-disciplinary thesis subject (functional ecology and environmental chemistry) combines comparative and correlative approaches, in the laboratory and in natura (especially in the Somme and Argonne). The work will consist, in the first instance, of mapping the woods and fields of the former front and rear-front zones of the Great War, based on available archives. A regression analysis of the landscape will reconstitute the land uses before 1914 and currently (cultivated vs. wooded) in order to distinguish between polemopoles established on former forests vs. on former fields. The same exercise will be repeated on currently cultivated areas (disturbed vs. control agrosystems). The rate of destruction in 1914-1918 (total, partial, zero) will also be reconstructed from available archives. These historical data will be confirmed by remote sensing of microtopography using a LiDAR-equipped drone. Once the sites have been identified, the work will consist of characterising the soil-vegetation complex by means of vegetation surveys (phytosociological method) and physico-chemical soil analyses. The absence of certain species, the overabundance of others, the presence of chlorosis, the alteration of certain biological functions (growth, leaf size or other life history traits) or variations in plant biomass will serve as indicators of disturbance and pollution. Finally, the aim will be to measure different pollutants in the soil, in soil water and in plant tissues (target species, from forest environments and agrosystems) and to ''measure'' and characterise the physiological alterations (respiration, photosynthesis, etc.) of plants linked to the presence of these pollutants, by remote sensing (e.g. a multispectral signature of a given pollutant). This study will be completed by experiments under controlled conditions in the greenhouse: exposure to the same pollutants as those identified in natura (same levels and ratios) of the same species as those identified on the sites, at the CRRBM phenotyping platform at the University of Picardie Jules Verne in Amiens. The ultimate objective of this thesis will be to identify indicators of soil and water contamination absorbed via the response of plants, which may be potentially remotely detectable physiological alterations, with a view to detecting a possible multi- or hyperspectral ''signature'' of exposure to pollutants, which would pave the way for the possible detection of polluted areas over large areas and, in fine, for mapping animal and human exposure.