thumb|right|Les routes sont les facteurs les plus visibles de fragmentation écologique. Même sans trafic, de nombreuses espèces, d'invertébrés notamment, refusent de les traverser ; l'aire écologiquement affectée par la route dépasse largement la superficie de la route elle-même (à plus de en moyenne de part et d'autre de la route). thumb|Pour les animaux qui refusent de traverser une route, 3 ou 4 routes se croisant forment l'équivalent d'une "île écologique" dont ils ne peuvent s'échapper. Remarque : les bords de routes semblent être de bons corridors, mais ils sont pollués par les gaz d’échappements et les matériaux catalytiques, et le risque d'écrasement et de prédation y est accru (manque d'abris). thumb|right|Les lignes à haute tension sont des facteurs de fragmentation pour les oiseaux.
La notion de fragmentation ou de morcellement des écosystèmes / des habitats / écopaysagère(er) / écologique englobe tout phénomène artificiel de morcellement de l'espace, qui peut ou pourrait empêcher une ou plusieurs espèces de se déplacer comme elles le devraient et le pourraient en l'absence de facteur de fragmentation.
Avec le concept d'hétérogénéité, celui de fragmentation est une des bases théoriques de l'écologie du paysage.
La notion de fragmentation concerne uniquement le phénomène de morcellement, sans perte de surface. Toutefois, l’usage commun du terme contraint à en élargir la définition en y incluant la perte d'habitats. On parle alors de fragmentation per se quand on fait référence uniquement au morcellement, et de fragmentation quand on y inclut la notion de perte d’habitat. En ce sens, un obstacle placé dans une matrice ne modifie ni le morcellement ni les habitats. Il modifie entre autres la connectivité écopaysagère mais n’est pas un élément strictement fragmentant.
Les individus, les populations et les espèces sont différemment affectés par la fragmentation de leur habitat. Ils y sont plus ou moins vulnérables selon leurs capacités adaptatives, leur degré de spécialisation, leur dépendance à certaines structures écopaysagères. D'autres facteurs sont leur capacité à voler ou à franchir les obstacles (parois, grillages, routes, zones traitées par des pesticides, etc.), et selon la biologie de leurs populations. Par exemple, les oiseaux forestiers, qui volent et qui peuvent donc exploiter des « taches » différentes, semblent beaucoup moins affectés par la diminution de la couverture forestière que par la fragmentation de la forêt elle-même (hormis quelques exceptions notamment dues aux « effets-lisière »).
Dans l'Évaluation des écosystèmes pour le millénaire, la fragmentation écologique est considérée comme une des premières causes d'atteinte à la biodiversité, avant la pollutionLindenmayer, D. B. et Fischer, J. 2007. Tackling the habitat fragmentation panchreston. Trends in Ecology & Evolution 22, 127-132 (Résumé). L'Observatoire wallon de la biodiversité estime par exemple qu'en 2000, 5 à 15 % des espèces ont déjà disparu, que 30 à 50 % sont en régression et que « la disparition et la fragmentation des espaces naturels en est la première cause »source : OFFH ; Observatoire de la faune, de la flore et de ses habitats. Toutefois, la fragmentation per se, c’est-à-dire sans considérer la perte d’habitats, est un phénomène majoritairement positif, dont les avantages sont liés à la théorie du dilemme de la taille des aires protégées.
État des lieux
Tous les pays riches en infrastructures routières, en canaux et, moindrement, ferroviaires sont concernés.
Les réseaux régionaux de transport ferroviaire et routier ne sont pas l'apanage des régions riches ou des régions abritant une capitale, dont en EuropeEUROSTAT, Réseaux régionaux de transport ferroviaire et routier Les densités les plus fortes ne sont pas l'apanage des régions des capitales, Statistiques en bref – Transports – Fin de rédaction : 13.03.2008 ; Données extraites le : 15.11.2007 ; , mais plutôt des régions densément peuplées et industrielles. En Europe, les réseaux autoroutiers les plus denses et parmi les plus fragmentants ont été construits aux Pays-Bas (plus de d'autoroute par dans l'ouest du pays), au Luxembourg et paradoxalement à Chypre. Des régions industrielles à PIB peu élevé (Nord-Pas-de-Calais) ou à PIB élevé, telles que celles de Düsseldorf et de Cologne (Allemagne) ou la Comunidad de Madrid (Espagne), ont un réseau autoroutier très dense. Certaines capitales (Berlin, Prague, Bucarest) ont encouragé le train plutôt que les autoroutes. Les grandes infrastructures portuaires ont encouragé le maillage autoroutier et ferroviaire.
En 2011, pour l'Agence européenne pour l'environnement (AEE), la fragmentation est l'une des premières causes de régression de la biodiversité en Europe ; elle s'est fortement aggravée depuis le début des années 1990, avec de graves conséquences pour la faune et flore européennes. De plus, le nombre de projets d'infrastructures continue à augmenter ou est stable. Les pays les plus fragmentés sont la Belgique, le Luxembourg, les Pays-Bas, suivis de près par Malte, l'Allemagne et la France. Londres, le Nord de la France et la région parisienne le sont cependant à des niveaux comparables à ceux des pays les plus touchés. La densité d'autoroutes est plus élevée en République tchèque, en Belgique et en Allemagne. Le pays le mieux préservé de la fragmentation est la Roumanie, grâce notamment à 13 grands parcs nationaux et 500 zones protégées. Ce pays a conservé un habitat peu fragmenté qui abrite 60 % des ours, 40 % des loups et 35 % des lynx européens. La Pologne, après une période de prise en compte des réseaux écologiques, s'est lancée dans un vaste programme routier et autoroutier qui devrait y augmenter fortement la fragmentation.
Dans plusieurs pays comme l'Espagne, la Grèce, l'Italie et la France, les zones centrales sont relativement préservées, mais les zones littorales sont de plus en plus fortement fragmentées. Les différences sont parfois contrastées dans un même pays, par exemple au Royaume-Uni où la région londonienne a un niveau record de fragmentation (malgré sa ceinture verte), mais où les Highlands écossais comptent parmi les zones où l'intégrité paysagère est la mieux préservée en Europe, grâce notamment à une faible densité de population, comme dans certaines régions scandinaves moins peuplées. Les Pays-Bas ont depuis 1984 une politique ambitieuse de défragmentation du paysage qui a par exemple, comme en Belgique, permis un début de restauration des populations de blaireau grâce à de petits écoducs en tunnels qui évitent qu'ils se fassent écraser sur les routes.
L'AEE appelle à multiplier le nombre d'écoducs, y compris sur les routes anciennes pour permettre aux animaux de se déplacer. L'AEE recommande aussi de détruire des routes anciennes ou dont le trafic est en baisse plutôt que d'en construire de nouvelles, ce au profit du train et d'alternatives. Elle recommande également de planifier des contournements près des zones faunistiquement importantes au lieu de continuer à construire des routes et voies ferrées les unes à côté des autres..
Même dans les zones protégées, les routes participent de la fragmentation des territoires..
Origine du concept vignette|droite|redresse=1.6|La génétique des populations de papillons Melitaea cinxia et Colias eurytheme se reproduisant dans environ 4.000 prés secs des îles Åland (S-W Finlande) a montré que ces populations subsistent dans un équilibre extinctions-recolonisations, avec environ seulement 500 habitats occupées chaque année (1/). Les variations induites par certaines modifications génétiques montrentHanski I (1999) Metapopulation ecology New York: Oxford University Press. 313 p.Nieminen M, Siljander M, Hanski I (2004) Structure and dynamics of Melitaea cinxia metapopulations. In: Ehrlich PR, Hanski I, editors. On the wings of Checkerspots: A model system for population biology New York: Oxford University Press. . que la configuration écopaysagère influence la diversité génétique et les chances de survie. Sur des milieux comparables mais fragmentés l’endogamie induit des difficultés de vol, métaboliques et/ou de ponte (oviposition) qui ne semblent pas être attribuables à d'autres facteurs que la fragmentation du milieuHanski, T Pakkala, M Kuussaari ; Metapopulation persistence of an endangered butterfly in a fragmented landscape ; (résumé PDF ; - Oikos, Copenhague, 1995 - JSTOR
Les ouvrages de Forman et Godron en 1986Forman, Richard T. T., et Michel Godron. 1986. Landscape Ecology. Wiley, New York. et de Forman en 1995Forman, R.T.T. 1995. Land Mosaics: The Ecology of Landscapes and Regions. Cambridge University Press, Cambridge, Angleterre. ont formalisé les bases de l'analyse quantitative de la structure et des composantes du paysage (ici compris comme une surface variable composée d’une mosaïque d'écosystèmesVos C.C., Verboom J., Opdam P.F.M. et Ter Braak C.J.F. 2001. Toward ecologically scaled landscape indices. The American Naturalist 183: 24–41.), suivi notamment de Opdam en 1991Opdam, P. (1991) Metapopulation theory and habitat fragmentation: a review of holarctic breeding bird studies. Landscape Ecology 5 (2): 93-106.. Ces auteurs ont montré que la fragmentation d’un habitat naturel est une forme de sa destruction qui, à l'exception de quelques espèces ubiquistes, affecte d’abord la taille des populations en augmentant les risques d'extinctionHaila & Hanski 1984; Sisk & Haddad 2002.
Wiens en 1997 fait valoir que la fragmentation modifie la taille, les formes et l’isolement des « taches » du paysage, générant un impact sur les fonctions écopaysagères des éléments ainsi isolés et sur des éléments situés aux niveaux supérieurs ou inférieurs du paysage.
La fragmentation : induit le remplacement d’éléments écopaysagers par d’autres, modifie le contexte spatial, notamment en altérant la connectivité écologique et donc le degré d'intégrité écopaysagère. est un puissant facteur d'isolement écologique de milieux naturels (ou semi-naturels) au sein d’une « matrice » plus « hostile » (car aux conditions environnementales altérées directement ou indirectement par les activités humaines). par l’insularisation qu’elle provoque, en diminuant les taux de dispersion et d’immigration augmente les risques d'extinctionHaila & Hanski 1984; Wilcove 1986; Saunders 1991; Debinski & Holt 1999. modifie les effets-bordure (écotone/effet lisière), plus ou moins selon les caractéristiques de la matrice environnanteGascon & Lovejoy 1998; Gilfedder & Kirkpatrick 1998; Ås 1999; Jules 1999; Kemper 1999; Jules & Shahani 2003.
Enjeux thumb|right|Dans cette zone humide située entre Victoria et Vancouver, les cours d'eau ne sont pas fragmentés (pas de barrages) et ils ont une forme en arborescence : ainsi les vasières et zones humides constituent un espace physiquement et écologiquement intègre. De là certaines propagules sont également transportées et dispersés par d'autres espèces, éventuellement à longue distance vers d'autres zones humidesAmezaga, J.M., Santamaría, L. & Green, A.J. (2002) Biotic wetland connectivity — supporting a new approach for wetland management policy. Acta Oecologica, 23, 213–222.). right|thumb|Les autoroutes, les canaux aux berges de béton ou de palplanche, les voies ferrées de type TGV (à double clôture) et les routes sont les infrastructures avec une fragmentation écologique des plus fortes. Les bretelles routières sont sur cette photo facteur d'insularisation écologique pour les « îlots » qu'elles cernent.
L'enjeu principal est celui de lintégrité écologique du milieu, car la fragmentation des habitats s'oppose aux besoins vitaux qu'ont la faune, la fonge et la flore de pouvoir se déplacer dans le paysage. Elle contribue à altérer la qualité des habitats et à l’isolement des populations. Or, la probabilité de recolonisation dépend pour chaque espèce activement ou passivement mobile de 3 facteurs :