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Il s'agit de caractériser la façon dont les flux sont organisés par les formes (milieux traversés) qui organisent les conditions favorables aux biocénoses des milieux aquatiques, ces dernières étant à leur tour facteurs de modification des flux et des formes. Les échelles de travail vont du m² à celle du bassin versant de plusieurs centaines de km². Les applications opérationnelles vont de l'amplification de l'autoépuration naturelle en cours d'eau (JPI ATENAS) à l'organisation des usages des sols dans les versants (LiFE ARTISAN).

L'hypothèse de travail est qu'il est possible de rétablir un équilibre entre les perturbations générées par l'activité humaine et la capacité naturelle de les gérer, avec pour marqueur d'efficacité la bonne qualité écologique des masses d'eau superficielles. Cette démarche vise aussi une plus grande résilience de la ressource en eau face au changement climatique, cela par la gestion spatialisée de solutions fondées sur la nature pour mitiger les extrêmes hydrologiques. L'agroécologie et la GEMAPI sont des outils de cette stratégie que la recherche évalue par une démarche d'hypothèses et de validations