A l’échelle mondiale, l’emprise des villes se fait de plus en plus grande et l’on estime que 66 % de la population mondiale sera urbaine à l’horizon 2050 (1). En 2014, 28 villes comptaient plus de 10 millions d’habitants, ce chiffre devant également augmenter significativement d’ici 2030.

Les zones urbaines denses sont généralement associées à une très forte minéralité (prédominance du béton) et conduisent à des modifications environnementales notables comme une élévation de la température dans la ville (effet d’îlot de chaleur urbain), des contraintes fortes pour l’évacuation des eaux pluviales et une biodiversité peu élevée. Plusieurs études ont mis en évidence l’existence de gradients allant des zones rurales environnantes vers les centres urbains pour ce qui concerne le degré de pollution des sols par les métaux lourds (2), ou la diversité des pollinisateurs (3).

De nombreuses solutions ont été proposées pour contrer ces effets négatifs. Certaines solutions sont techniques : les « white roofs », toits peints en blanc, augmentent l’albedo de la surface de la ville et permettent une réduction de l’effet îlot de chaleur urbain ; les « blue roofs », toits équipés de réservoirs d’eau permettent de recueillir les eaux de pluies et de les relarguer ensuite plus lentement ; d’autres sont plus naturelles, telle les toitures végétalisées. En particulier, la végétalisation des toitures est aujourd’hui perçue comme une méthode permettant de renaturaliser les zones urbaines denses et d’atténuer les effets de l’urbanisation (Fig. 1). De nombreuses villes ont ainsi mis en place des programmes de végétalisation des toitures.

 

Figure 1. Mural vantant les bénéfices apportés par les toitures végétalisées (centre commercial de la Vache Noire, Arcueil).
Photographie: X. Raynaud

 

Cependant, les caractéristiques techniques des toitures végétalisées disponibles sur le marché à l’heure actuelle, notamment leur très faible épaisseur et leurs substrats légers issus de mélanges de roches poreuses et de tourbe, sont essentiellement issues de choix techniques liés à la portance limitée des toitures. Ces toitures sont donc peu durables sur le plan de leur fabrication et peu favorables à la croissance des plantes alors que, sur le plan environnemental, les toitures végétalisées peuvent présenter de nombreux avantages. D’une part, la présence de végétaux sur le toit contribue à augmenter l’albédo de la zone urbaine ainsi que l’évapotranspiration. Ces deux effets conjugués pourraient contribuer à réduire l’effet d’îlot de chaleur urbain. De plus, l’augmentation de la diversité végétale dans la zone urbaine crée des niches écologiques nouvelles, permettant une plus grande biodiversité urbaine.

Cependant, s’il est avéré que les toitures végétalisées peuvent assurer différents services écologiques, les relations entre ces différents services sont très mal connues. En particulier, une expérience comparant les services rendus par vingt espèces de plantes utilisables en toiture, se développant sur deux substrats différents et selon deux profondeurs d’enracinement, et vingt espèces végétales utilisables pour des toitures végétalisées, a montré que les services liés à la production de biomasse, à l’évapotranspiration et à la qualité des eaux de lixiviation ne pouvaient pas être maximisés simultanément (Figure 2).

 

Figure 2. Relations entre services écosystémiques selon la nature du sol, la profondeur du sol et le type de plante cultivée. L’intensité de fourniture de chaque service est représentée par un gradient allant du rouge (intensité faible) au vert (intensité forte). D’après Réf. 4

Des efforts de recherche pour aboutir à des toitures végétalisées efficaces du point de vue environnemental apparaissent donc fondamentaux dans le contexte de la transition écologique. Une grande majorité des études sur le fonctionnement des toitures végétalisées a été réalisée sur des temps relativement courts et il est essentiel de mettre en place des dispositifs d’études à long terme.

Le projet Toitures végétalisées pour une transition vers des villes plus durables a pour objectif de favoriser l’installation de tels dispositifs. L’Unité mixte de service (UMS CNRS/ENS 3194) CEREEP – Ecotron Ile-de-France, en collaboration avec l’Institut d’Ecologie et des Sciences de l’Environnement de Paris (IEES) et l’Unité mixte de service Patrimoine Naturel du Muséum (MNHN), a mis en place un plateau technique dédié à l’étude sur le long terme des toitures végétalisées (Fig. 3).

 


Figure 3. Plateau technique « toitures végétalisées » du CEREEP Ecotron Ile-de-France.
Photographie : B. Decencière

Ce dispositif est composé de 12 bacs expérimentaux de 0,2 x 4 x 3 mètres remplis avec deux types de substrats : un substrat artificiel typique des toits végétalisés (pouzzolane + tourbe), ou un sol provenant d’une prairie adjacente. Chaque bac possède un système de récupération des eaux de lixiviation et est instrumenté avec des sondes de température et des sondes hygrométriques. Nous espérons en tirer des études réalistes du fonctionnement de toitures végétalisées sur le long terme, en particulier une caractérisation rigoureuse de leurs services écologiques.

Pour en savoir plus
Xavier Raynaud
xavier.raynaud@upmc.fr

 

Références
1. United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2014). World Urbanization Prospects: The 2014 Revision, Highlights (ST/ESA/SER.A/352).
2. L. Foti et al., Trace element concentrations along a gradient of urban pressure in forest and lawn soils of the Paris region (France). Sci Total Environ. 2017 Nov 15;598:938-948.
3. B. Geslin et al., Plant pollinator networks along a gradient of urbanisation. PLoS One. 2013 May 22;8(5):e63421.
4. Y. Dusza et al., Multifunctionality is affected by interactions between green roof plant species, substrate depth, and substrate type. Ecol Evol. 2017 Mar 11;7(7):2357-2369.

Actualités du projet