Mise en place de transects, choix de méthodologie par rapport aux objets d’étude, traitements mathématiques à appliquer pour estimer des populations.

Nos activités nécessitent d’estimer la biodiversité des lieux étudiés. Plantes, insectes, mammifères sont passés à la loupe afin de mesurer des évolutions liées à nos activités, aux changements naturels, aux dégradations. Mettre en place un transect et utiliser un quadrat. Comment mettre en place ces méthodologies et quelles sont-elles ? Cet article facilitera la mise en œuvre des études du Kirghistan à la forêt boréale en passant par des études en forêt auvergnate.

 Introduction à la mise en œuvre d’un échantillonnage

Les inventaires de faune et de flore constituent une base indispensable aux études de terrain et à la protection des espèces. Pour autant que la méthodologie soit adaptée. Il est impensable, comme dans certains cas (vidangeage de retenue d’eau par exemple), d’obtenir les populations réelles. Nous n’avons accès qu’à une estimation qui peut être biaisée par la méthode employée. En effet, un observateur peut influencer la présence d’animaux en les attirant ou les faisant fuir, sur-estimant ou sous-estimant ainsi la fréquentation d’un lieu donné.

Répartition aléatoire

Les études de terrains sont couteuses en temps et en ressources humaines. Elles doivent être rapides, efficaces et robustes (dans le sens où elles doivent pouvoir être reproduite dans le temps et l’espace afin d’étudier des variations).

Nous n’aborderons pas toutes les techniques d’obtention des indices de présence mais il est évident qu’il faudra apporter un soin particulier à l’adéquation des méthodes aux objectifs attendus.

Les techniques présentées ici nécessitent quelques préalables tels que la capacité à identifier les espèces et les indices de présence et la maîtrise des outils présentés ci-après.

Ces études permettent ensuite d’obtenir des cartes où les densités de population sont reportées avec une justesse égale aux standards actuels.

 Les différentes techniques - transects et quadrats

Échantillonner l’intégralité d’un territoire devra s’effectuer par des points de mesure particuliers, choisis arbitrairement (parce que notre étude doit suivre un cours d’eau, parce que la topographie influencera la présence d’individus...) ou aléatoirement (pour garder l’indépendance du résultat vis à vis des observateurs). Plusieurs techniques peuvent alors être employées. Celles des quadrats ou celle des transects.

Forme de l’échantillonnage

• cas des Quadrats

Utilisés sur nos projets liés à l’environnement marin (http://www.prog-rahui.com/Fiche-d-a...) ces surfaces circulaires ou polygonales permettent de se concentrer sur un lieu en particulier (lieu pouvant être déterminé de manière aléatoire). Une étude approfondie a lieu sur ce site. La taille et la répartition des quadrats devront alors être réfléchies en fonction de l’objet d’étude, de la variabilité du phénomène observé.

Cette technique est efficace dans des milieux facile d’accès, quand les sujets sont immobiles ou presque (se rendre jusqu’à l’emplacement du quadrat peut faire fuir les hôtes qui ne seront pas comptabilisés).

Une bonne répartition de l’emplacement des quadrats avec des surfaces adaptées et en nombre suffisant peuvent se révéler performants pour l’étude de la flore ou dans le cas d’étude des coraux.

Taille de l’échantillon

Répartition de l’échantillonnage

Cette approche traditionnelle peut servir de méthode de référence pour valider une méthode plus efficace par rapport à une problématique donnée.

Strip transect

• cas des transects

De la même manière que pour le choix de l’emplacement des quadrats, ces lignes parcourues par l’observateur doivent être prédéfinies en longueur, modalité, orientation, positionnement. On peut tout à fait proposer des lignes de positionnement et d’orientation aléatoire comme choisir de suivre des lignes de niveau (ou un cours d’eau, une lisière...). Un paramètre neutre pour l’animal étudié peut être plus pertinent pour le déplacement de l’homme.

Cependant, quelles sont les observations que l’on peut consigner ? Seules celles présentes strictement sur la ligne imaginaire suivie, celles comprises dans une bande à plus ou moins 1m du transect, + ou - 10m ?

Transects aléatoires

Distance Sampling

Il nous est possible de différencier les techniques en considérant des approches différentes ; le strip transect, le point transect et le distance sampling (détaillés par la suite).

Le strip transect est une bande plutôt qu’une ligne où l’on s’autorise à comptabiliser les espèces présentes à l’intérieur de cette surface (la zone grisée sur le schéma). Le Point transect peut être utilisé lorsque notre moyen de déplacement nous l’oblige (à cheval par exemple) où nous réalisons des haltes régulièrement réparties sur le transect où nous effectuons les observations. On peut considérer alors que l’observateur est au centre d’un cercle de rayon déterminé par ses cibles (à estimer et consigner dans le protocole).

Le problème associé à ces techniques est que les milieux ne sont pas toujours homogènes et ne sont pas tous autant ouvert. La détection n’est donc pas intégrale mais partielle.

Enfin, la troisième méthode dénommée distance sampling, employée surtout pour l’étude des animaux mobiles où lorsque nécessaire permet de suivre une ligne en consignant toutes les observations. Il faudra alors ajouter la distance de l’observation au transect, demandant parfois un peu de trigonométrie (voir articles joints)

 Une technique essentielle - Le Distance sampling

Cette technique s’appuie sur des transects linéaires (i.e : l’observateur se déplace le long d’une ligne prédéfinie pour comptabiliser ses observations) et sur une modélisation prenant en compte la décroissance de la capacité de détection en fonction de la distance. Plus un animal est loin, plus il est difficile à détecter !

Un logiciel dénommé « Distance » permet de traiter les résultats afin d’obtenir des densités de population. Ce logiciel gratuit pourra faire l’objet d’un article spécifique suite à son utilisation.

Logiciel d’analyse DISTANCE

Cette technique s’appuie sur quelques hypothèses :

• les animaux sont répartis sur le terrain de manière aléatoire
• pour généraliser les résultats, les transects sont choisis de manière aléatoire
• les individus sont tous détectés s’ils sont sur la ligne suivie
• les individus sont détectés à leur place initiale et il n’y a pas de perturbation liée à l’observateur
• les distances sont mesurées sans biais

on remarque que si ces éléments préalables ne sont pas respectés, des biais seront présents et seront parfois repérables sur les résultats de mesure (baisse significative de densité sur les distances courtes si les animaux fuient l’observateur par exemple)

On pourra noter aussi que certains biais ne pourront exister en fonction des espèces suivies. En effet, des animaux à vitesse de déplacement faible seront détectés sans soucis.

Il faudra donc préciser si les animaux sont grégaires (on parlera alors de comptage de nombre de groupes d’animaux au lieu d’individus), attirés ou repoussés par les humains, si les transects sont choisis de manière arbitraire (risque d’habituation à fréquenter les sentiers existants par les animaux sauvages, augmentant ainsi la probabilité de les détecter).

Les distances au transect devront être calculées en prenant la distance la plus courte de l’animal par rapport à la ligne suivie...et non par rapport à l’observateur. Un peu de trigonométrie sera donc à envisager (schéma explicite).

Mesure de distance

On cherche en effet à mesurer des densité d’animaux, soit un nombre d’animaux par unité de surface. Pour calculer la surface, nous prendrons donc la longueur du transect * 2 * la distance la plus grande entre les animaux observés et le transect. C’est donc bien la longueur y qui nous intéresse et non la distance r (que l’on peut obtenir avec un télémètre).

Comment obtenir cette distance y alors ? un peu de trigo peut nous y aider. Il suffit d’appliquer la formule suivante :

y = sin (angle) * r

on mesure l’angle entre le sentier emprunté et l’observation grâce à une boussole. Sans calculatrice sur le terrain, on notera donc les distances r et les 2 azimuts.

Tous ces éléments respectés permettront de calculer efficacement des densités animales ou végétales afin de suivre ou caractériser des milieux dans l’optique de les protéger.

On peut aussi comptabiliser les observations d’indices de présence tels que les grattages, les feces, les nids, les empruntes, cependant :

"les densités animales peuvent théoriquement être obtenues grâce à l’estimation des facteurs de conversion, c’est-à-dire du taux de production et de dégradation des crottes ou des nids. La relation qui en résulte est la suivante : D = Dc x Td/Tp où D représente la densité animale, Dc la densité de crottes ou de nids sur le transect, Td le taux moyen de dégradation des crottes ou des nids, Tp le taux moyen de production des crottes ou des nids (White, Edwards, 2001)"

Il faudra donc se concentrer sur des précisions vis à vis des espèces étudiées ou mettre en place des protocoles de test et d’étude sur les indices de présence concernés.

L’emploi d’attractif pourra également introduire des biais dans les estimations, il faudra le mentionner.

 Analyses des résultats en Distance sampling

Startégie - observation des données - modélisation

Lien vers un ouvrage quasi-exhaustif : http://www.colostate.edu/Dept/coopu...

Lien vers un logiciel de traitement des données : http://www.ruwpa.st-and.ac.uk/distance/

Jerome Mathey, Mélanie AUBIN,
date de publication : 21 octobre 2011,
date de dernière mise à jour : 24 juin 2011