Modéliser l’impact des infrastructures sur la biodiversité. un exemple de modélisation déterministe (thèse F.Mayrand)

Jean Roger-Estrade & Flavie Mayrand, AgroParisTech

Facteurs biotiques

Principe général

répartition ponctuelle.

Sorties

Ø  espèces et communautés végétales Ø i n d i c e s d e d i v e r s i t é (densité spécifique, richesse spécifique, …)

Grille biodiversité

Ø  traits fonctionnels des espèces ou communautés végétales Facteurs abiotiques

Toutes les cellules renseignées Ø D o n n é e s c h i m i q u e s Grille données (polluants, nutriments, pH, environnementales …) Ø Données physiques (eau, texture, éléments grossiers, porosité, données climatiques …)

Extrapolation Modèle statistique

Communautés (groupes de sites présentant composition spécifique similaire) Espèces

Indices de diversité qualitative (traits fonctionnels Indice de diversité quantitative (ex: richesse spécifique)

adapté de Ferrier and Guisan 2006

Application : Le Mont-aux-Liens dans le Gâtinais (A19)

SITE d’ETUDE : Le « Mont-aux-Liens  » (A19),

Réseau autoroutier français en service en 2009-source ASF

Planification du projet de création d’une mosaïque d’habitats naturels •  24 ha •  Matrice paysagère agricole (Beauce, Loiret) •  10 habitats potentiels contrastés définis par: Ø 5 semis d’herbacées distincts (ZD, ZBo, PFL, ZC, ZBa) Ø 4 grands ensembles de ligneux

Expertise floristique è Méthode Braun-Blanquet Source AgroParisTech "

inventaire spécifique exhaustif des herbacées,

"

96 relevés floristiques (1m²)

"

9 transects

"

Paramètres : présence/absence/recouvrement

"

Période d’acquisition: 2010-2011

Distribution des points d’inventaires au sein des communautés semées

Paramètres environnementaux Mesures au niveau de chaque relevé floristique Paramètres environnementaux testés -  Fertilité : Carbone total, Azote total, Phosphore assimilable, Paramètres chimiques

Capacité d’échange cationique, Ca, Na -  Acidité: pH, Carbonate de calcium

Caractéristiques physiques du sol (mesurées in situ et théoriques)

-  Organisation du sol : profondeur de l’horizon H1. -  Structure: densité apparente de l’horizon H1. - Textures : fractions d’argile, de limons, de sables) -  Propriétés globale: conductivité électrique -  Capacité de rétention en eau du sol : conductivité hydraulique, teneur en eau résiduelle, teneur en eau à saturation, α

Ressources en eau

- Satisfaction des besoins en eau du couvert : stress hydrique moyen cumulé sur la période de croissance - Etat de la réserve en eau : teneur en eau moyenne de l’horizon H1 sur  la période de croissance

Caractéristique de disponibilité de la réserve en eau pour le couvert

-réserve utile sur la zone racinaire moyenne pendant la période de croissance

Paramètre de géolocalisation des relevés

- DISTA19 = distance du relevé à l’autoroute A19 (m)

Relevé 1

Relevé 2

Espèce 1

0

1

Espèce 2

1

1°) Matrice de Données

Classification des relevés 2°) (critère de similarité de Ward)

Regroupement des r e l e v é s e n présence/absence communautés biologiques végétales (hypothèses sur le n o m b r e d e partitions) 1

Dendrogramme Relevé 67 Relevé 68 Relevé 2 Relevé 3 Relevé 1

3°) 6 communautés statistiques

5°) Validation

4° ) Calibration

choix aléatoire des points utilisés (70% des relevés) : mise en relation des communautés avec les facteurs environnementaux

Modèle linéaire généralisé pour la communauté 1 log it = int ercept + β1 x1 + β 2 x1 ² + β 3 x 2 + β 4 x 2 ²

Mesure du pouvoir explicatif de c h a q u e p a r a m è t r e environnemental pour la communauté g4

Paramètres environnementaux

Log it= -3,7904 + 0,6886 * RUtot2010 Pour cette communauté, un seul prédicteur environnemental, la Réserve Utile Analyse de performance du modèle (critère AUC) -sensibilité aux prédicteurs -spécificité de réponse

Premiers résultats : simulation de la transition 2010---