4.1.1. La compartimentation en Ecorégions

D’après les discussions sur les différents types de classifications appliquées aux milieux fluviaux, présentées dans la première partie de ce travail, on peut voir que la compartimentation en écorégions a fait ses preuves en tant qu'excellent outil pour faire la synthèse de la complexité du monde réel (MARSTON, 2006). Le travail avec les écorégions présente aussi l’avantage d’être une alternative peu coûteuse pour la classification des cours d’eau, susceptible d’application aux différentes échelles spatiales (NAIMAN et. al. 1992).

Pour la construction de la carte des écorégions du bassin versant de l’Ivaí, on a travaillé en utilisant quelques uns des méthodes auparavant présentées. Le point de départ choisi a été la délimitation de compartiments à partir de la superposition des éléments physiques qui déterminent le fonctionnement des paysages, soit la superposition de ce que Harding et Winterbourne (1997) appellent « les facteurs de contrôle ». Le choix de cette méthode a été motivé par le fait de travailler d’une façon plus holistique, à partir d’une base de données relativement légère. A partir de cette superposition, l’idée était de trouver les changements de paysage les plus marqués, ce que Bryce et Clarke (1996) appellent les « obvious breaks ».

La superposition des facteurs de contrôle a suivi le schéma méthodologique proposé par Harding et Winterbourne (1997). Ainsi, six facteurs de contrôle ont été superposés deux par deux : la carte géologique (la géologie du bedrock) avec la carte des sols (les formations superficielles), la carte des régions climatiques du Paraná avec la carte de précipitations moyennes du bassin versant, et la carte de la végétation originelle du Paraná avec la carte topographique du bassin versant. De ces superpositions, trois cartes de synthèse sont sorties (Figures 85, 86, 87).

La première carte de synthèse montre le résultat de la superposition de la géologie et de la carte de sols (Figure 85). La synthèse a été faite en regroupant les types de sols en fonction de la géologie des roches sous-jacentes. Ainsi, les types de sols ont été regroupés en trois catégories : les sols sur les formations sédimentaires paléozoïques, les sols sur le basalte et les sols sur le grès Caiuá. Ce regroupement est important car il donne une idée de la structure verticale du bassin versant, de la surface jusqu’au bedrock. La combinaison de la géologie avec les sols donne aussi une idée de l’intensité des processus de dégradation des roches et pédogenèse, de la disponibilité sédimentaire dans les différentes parties du bassin versant, de la perméabilité des terrains et de la probable fragilité face aux processus érosifs.

Dans la partie amont du bassin de l’Ivaí, où on trouve des sols sur les formations paléozoïques et sur le basalte, les régolites sont peu profonds, ce qui explique l’occurrence fréquente de sols du type Néosols Lithiques. Cette région du bassin versant est une source de sédiments fins issus de la décomposition du basalte et de certaines formations sédimentaires, mais on ne peut pas exclure un apport secondaire de sable issu de la décomposition de certaines formations gréseuses.

Dans le moyen bassin, on observe que les régolites tendent à être moins épais dans les parties les plus élevées, tandis qu’ils se montrent bien plus développés dans la vallée de l’Ivaí. En raison de la prédominance du basalte comme bedrock, cette partie du bassin versant est majoritairement source de sédiments fins.

Dans la partie aval du bassin on observe que les sommets des collines présentent des régolites relativement épais, avec une occurrence abondante de matériaux sableux issus de la décomposition du grès Caiuá. Secondairement, ces régolites présentent aussi des matériaux fins, qui originellement forment le ciment qui lie les grains de sable du grès. La partie inférieure des versants présente des régolites aussi épais et aussi riches en sable, mais un peu plus riches en matériaux fins. Parfois, le contact avec le basalte sous-jacent, surtout dans les parties moyenne et basse des versants, enrichit les sédiments en matériaux fins. Dans le fond de vallée, la plaine alluviale de l’Ivaí se distingue des versants. Cette plaine, formée par une succession de couches sableuses et limon-argileuses, est soumise aux fluctuations du niveau d’eau de la rivière et de la nappe phréatique. Certaines parties de la plaine sont régulièrement saturées en eau.

La deuxième carte de synthèse présente le résultat de la superposition du climat et de la carte des précipitations moyennes (Figure 86). La synthèse a été faite en regroupant les types de climat en fonction de la précipitation moyenne. Les trois types de climats du bassin de l’Ivaí ont été subdivisés en deux catégories : les climats avec des précipitations supérieures à 1 600 mm annuels, et les climats avec des précipitations inférieures à 1 600 mm annuels. Le choix de la valeur 1 600 mm comme critère de subdivision s’est imposé car, comme ceci a été montré dans la deuxième partie de ce travail, elle marque bien la limite entre les plateaux, où les totaux pluviométriques sont plus élevés, et les terres basses (les collines et la vallée), où les totaux pluviométriques sont un peu plus faibles. A partir de la carte de synthèse, on voit que les climats les plus humides se concentrent majoritairement dans les parties topographiquement les plus hautes et dans la haute vallée, tandis que les climats les moins humides sont présents dans les terrains topographiquement les moins élevés du 2ème Plateau et principalement dans la basse vallée de l’Ivaí. La carte de synthèse montre bien le rôle joué par l’escarpement du 3ème Plateau sur la distribution des précipitations dans le bassin versant.

La troisième carte de synthèse présente le résultat de la superposition de la carte de la végétation originelle et de la topographie (l’altimétrie) du bassin versant (Figure 87). Les types de végétation ont été regroupés en deux catégories en fonction de leur altitude. Le critère retenu a été celui qu’utilise l’IBGE (2004b) pour l’élaboration de la Carte de Végétation du Brésil : la végétation en-dessus de 500 m est considérée comme étant du type Montagnard, et la végétation en-dessous de 500 m est considérée étant comme du type « Sub-Montagnard ».

A partir de la carte de synthèse élaborée, on voit que les terrains au-dessus de 500 m présentent une mosaïque de types de végétation plus importante que les terrains au-dessous de 500 m. Le haut bassin versant est pratiquement dominée par la forêt ombrophile mixte (la forêt d’Araucárias), sauf dans le fond des vallées de l’Ivaí et de l’Alonso, où l’humidité et les températures plus favorables permettent la remontée de la forêt saisonnière semi-décidue vers le haut bassin versant. Dans quelques secteurs, la forêt saisonnière semi-décidue avance par les vallées et arrive même à monter sur les plateaux. Les terrains en-dessous de 500 m sont pratiquement dominés par la forêt saisonnière semi-décidue, sauf dans la partie finale de la plaine, où on peut retrouver la végétation steppique.

La superposition de ces trois cartes de synthèse a permis d’élaborer la carte des écorégions du bassin versant de l’Ivaí (Figure 88). La définition des limites des écorégions a commencé par l’identification des changements de paysage les plus importants, les « obvious breaks » de Bryce et Clarke (1996). Pour ceci, on a considéré comme « obvious breaks » les endroits dont plusieurs limites se superposaient. Cette étape a permis d’identifier cinq grandes unités. Dans un deuxième temps, on a identifié d’autres superpositions de limites pas aussi importantes que les premières, mais qui marquent aussi des changements de paysage. On a utilisé ces limites pour subdiviser les grandes unités identifiées précédemment. D’autres changements de paysage moins importants ont été ignorés.

L’importance des facteurs de contrôle dans la délimitation des écorégions n’est pas la même pour tous les variables. Certains facteurs de contrôle présentent un poids plus significatif que d’autres pour l’identification des limites des changements de paysage. Dans le cas du bassin versant de l’Ivaí, la géologie et la topographie semblent être les facteurs de contrôle les plus importants, car ils déterminent la distribution des autres éléments. Le climat a été le facteur de contrôle le moins important, car il ne présente pas une variabilité très importante.

La carte des écorégions du bassin versant de l’Ivaí présente cinq écorégions, chacune subdivisée en deux unités :

I - Ecorégion « Haut Plateau Basaltique » – Cette écorégion correspond à la partie sud de l’escarpement du 3ème Plateau. Ces terrains possèdent le basalte comme bedrock, et ils se trouvent à des altitudes comprises entre 600 m et 1 300 m. Les sols sont en général peu profonds en raison des fortes pentes et de la vitesse réduite de la pédogenèse, limitée par le climat un peu plus frais. La végétation originelle était la Forêt Ombrophile Mixte ou Forêt d’Araucárias. C’est la végétation qui est le principal facteur de distinction entre cette partie de l’escarpement et la partie qui se trouve au nord de l’Ivaí (qui fait partie de l’écorégion III). En raison des différences de climat et de précipitations, cette écorégion a été subdivisée en deux sous-unités.

• La sous-unité I-1 correspond à la partie haute de l’escarpement, qui est tournée vers le 2ème Plateau. Les altitudes y sont comprises entre 700 m et 1 300 m. Le climat est du type tempéré humide avec un été moins chaud, et les précipitations sont inférieures à 1600 mm par an.
• La sous-unité I-2 représente la partie haute de l’escarpement du 3ème Plateau. Les altitudes sont comprises entre 600 m et 1 200 m, avec une pente relativement plus faible, sauf pour les versants qui longent la vallée de l’Ivaí. La géologie, les sols et la végétation sont les mêmes que ceux observés dans la sous-unité 1, par contre la sous-unité I-2 présente un climat du type tempéré humide, avec été tempéré, et des précipitations très abondantes qui dépassent facilement les 1600 mm.

II - Ecorégion « Haut Plateau Sédimentaire » – Cette écorégion rassemble les terrains d’altitude comprise entre 500 m et 1 200 m, qui se trouvent sur les formations sédimentaires paléozoïques du 2ème Plateau. Les sols sont en général peu profonds, mais dans certains cas ils peuvent présenter des profils bien développés. La végétation originelle prédominante était la Forêt Ombrophile Mixte ou Forêt d’Araucárias, associée à l’Erva-Mate. En raison principalement des différences de sols, cette écorégion a été divisé en deux sous-unités.

• La sous-unité II-1 est sur la partie amont du plateau sédimentaire, où les altitudes varient entre 600 m et 1 000 m. Cette sous-unité se distingue principalement par la prédominance d’Argisols et Latosols, sols profonds et bien développés. Les précipitations dans cette sous-unité sont distribuées de façon inégale car elles sont influencées par la topographie. On voit que les parties les plus hautes sont en général les parties les plus arrosées.
• La sous-unité II-2 correspond à la partie aval du plateau sédimentaire, dont les altitudes varient entre 500 m et 1 200 m. En gros, elle présente les mêmes caractéristiques que la sous-unité précédente, sauf pour les types de sols. Dans la sous-unité II-2, prédominent les Néosols Lithiques, sols peu profonds et avec beaucoup de matériel lithique mélangé. En raison de l’abondance en matériaux fins, cette région concentre quelques olarias, usines pour la fabrication de matériaux de construction en terre cuite.

III - Ecorégion « Moyen Plateau Basaltique » – Cette écorégion correspond aux plateaux présents dans le moyen bassin versant des deux cotés de la vallée de l’Ivaí. Ces plateaux, essentiellement basaltiques, présentent des altitudes au-dessus de 500 m, et les sols sont principalement du type Néosols Lithiques, peu profonds et riches en matériaux lithiques. Le climat dans cette écorégion est du type tempéré humide avec un été chaud. En raison de différences de précipitation et de végétation, l’écorégion a été divisée en deux sub-unités.

• La sub-unité III-1 correspond à la partie la plus amont du moyen plateau qui se trouve au sud de l’Ivaí. Les précipitations dans ce secteur sont très abondantes, dépassant facilement les 1600 mm, avec même quelques secteurs au-dessus de 1800 mm. La végétation prédominante est la Forêt Saisonnière Semi-décidue, qui arrive à monter sur le plateau en avançant par l’ensemble des vallées du bassin de la Corumbataí.
• La sous-unité III-2 est la partie la plus aval du moyen plateau. Sur ces terrains, au-dessus de 500 m, on retrouve la Forêt Saisonnière Semi-décidue, avec la Forêt Ombrophile Mixte (Forêt d’Araucárias), de façon secondaire dans les parties les plus hautes. Les caractéristiques de sol et de climat sont semblables à celles de la sous-unité III-1, sauf pour les précipitations, qui sont moins abondantes, autour de 1600 mm par an.

IV - Ecorégion « Moyenne Vallée » – Cette écorégion délimite les terrains entre 250 m et 500 m d’altitude, ce qui correspond aux pentes et aux fonds de vallées de l’Ivaí et de quelques uns de ses tributaires. En général les sols, dérivés du basalte, sont profonds et bien développés (Nitosols). La végétation prédominante est du type Forêt Saisonnière Semi-décidue. Le climat est du type tempéré humide avec été chaud, mais les précipitations totales ne sont pas les mêmes pour toute l’écorégion. Ainsi, la distribution de précipitations a été utilisée comme critère pour la subdivision de cette unité.

• La sub-unité IV-1 correspond à la partie amont de la vallée, comprise entre les altitudes 300 m et 500 m. Dans cette sous-unité, la vallée est entourée par les plateaux voisins, et les précipitations totales sont plus abondantes, dépassant le seuil des 1600 mm par an.
• La sub-unité IV-2 correspond à la partie aval de la vallée, comprise entre les altitudes 250 m et 500 m. La vallée est plus ouverte, et les précipitations sont moins abondantes, inférieures à 1600 mm annuels.

V - Ecorégion « Collines Gréseuses et Plaine Alluviale » – Cette écorégion correspond au tiers inférieur du bassin versant, où on trouve le grès Caiuá comme bedrock. Dans cette écorégion, les terrains se trouvent entre les altitudes 230 m et 700 m ; le climat prédominant est du type tempéré humide avec été chaud et hiver sec. Les sols, du type Argisol et Latosol, sont en général très sableux. Les précipitations annuelles sont inférieures à 1600 mm, et arrivent même localement à dépasser les 1400 mm par an. Cette écorégion a été divisée en deux sub-unités en raison des différences morphologiques et des processus de façonnement des paysages.

• La sub-unité V-1 englobe les collines gréseuses qui entourent la basse vallée de l’Ivaí. Ces collines présentent des altitudes comprises entre 250 m et 700 m, avec des sols très sableux et bien drainés, de type Argisols et Latosols.
• La sub unité V-2 correspond à la plaine alluviale, qui apparaît dans la basse vallée de l’Ivaí un peu après la section de Porto Paraíso do Norte. Les altitudes sont comprises entre 230 et 250 m, et les sols prédominants sont les Latosols et les Sols à Gley, soumis aux fluctuations de la nappe phréatique, et souvent saturés en eau. En général, la végétation de la plaine est très adaptée à cet excédent hydrique, avec des champs inondables et de la végétation riparienne au bord du chenal.

La carte des écorégions du bassin de l’Ivaí présente, à l’échelle du bassin versant, une bonne synthèse des différents paysages qu’on trouve dans l’aire d’étude. Néanmoins, il faut toujours avoir dans l’esprit que la carte des écorégions est issue d’une régionalisation, et qu’elle rassemble en aires discrètes un continuum de paysages. Pour cette raison, les limites entre les écorégions ne peuvent pas être vues comme des contacts abrupts entre deux paysages, mais comme d’amples zones de transition (BRYCE et CLARK, 1996). Malgré tout, la carte achevée exprime de façon relativement correcte la division en grandes zones géographiques dont les groupes d’écosystèmes présentent un fonctionnement similaire (BAILEY, 1983).