Description du contexte paysager et modélisation à différentes échelles de l'influence des variables environnementales sur l'occurrence du Crapaud ...

Description du contexte paysager et modélisation à différentes
            échelles de l’influence des variables environnementales sur
              l’occurrence du Crapaud vert dans la région Grand-Est

                                              Camille LEMBLE
                    Stage de Master 2 Patrimoine Naturel et Biodiversité, Université de Rennes 1

Sous la direction:
Alain Morand (CEREMA)

                                                                                   ©A. Morand
Julian Pichenot (CEREMA)
Jean-Pierre Vacher (BUFO)

                                                                                                   Septembre 2020

INTRODUCTION
   Le Crapaud vert                                       Ecologie:
          Bufotes viridis (Laurenti, 1768)
                                                           Milieux perturbés ou dégradés maintenus
                                                          ouverts et peu végétalisés (ex: carrières)

                                                           Mares pauvre en végétation, bien ensoleillées

                                             ©A. Morand

Largement répandue en Europe
 centrale et Europe de l’Est

                                                                                         ©E. Buisson
 Limite d’aire de répartition en France
(Alsace/Moselle) où il est menacé
                                                                                                            1

INTRODUCTION
                 Projet DREAL pour le Crapaud Vert:
               « Améliorer les connaissances sur l’écologie terrestre
               du Crapaud vert et préconiser des mesures de gestion
                    et d’aménagement des habitats terrestres »

                   Synthèse bibliographique (2019-2020) des connaissances
                    sur l’habitat terrestre et la dispersion de l’espèce
                      (Vacher et al., 2020)

                   Analyse paysagère des variables
                    environnementales les plus discriminantes pour
                    l’espèce (2020, stage M2, C. LEMBLE)

                   Etude de terrain avec télémétrie (Stage M2, 2021)
                     améliorer les connaissances sur l’utilisation de
                    l’habitat terrestre à l’échelle du domaine vital

                                                                             2

INTRODUCTION

                                Objectifs du stage

                                  (1)           (2)

  Caractériser le contexte paysager        Déterminer l’influence des variables
environnant les sites de reproduction       environnementales sur l’occurrence
      connus du Crapaud vert               (probabilité de présence) de l’espèce

         Analyse descriptive               Modélisation à différentes échelles spatiales

                                                                                             3

AIRE D’ÉTUDE
               3 Départements dans le Grand-Est:
                Moselle (57), Bas-Rhin (67) et Haut-
                Rhin (68)

               Aire d’étude = polygones convexes
                délimités par les points de présence

               Surface totale: 1537,5 km²
                ( 10 % des 3 départements)

                                                       4

DONNÉES

 1616 données de présence du Crapaud vert
   Points de localisation de l’espèce.
   1 donnée = 1 observation du Crapaud vert

 Collectées entre 2008 et 2017

 Données naturalistes opportunistes ou
  protocolées (relevés à vue, acoustiques…)

                                               5

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction

                      • Matériel (données)
                      • Méthode
                      • Résultats

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction
  Données
                           Regroupement spatial
                           potentiel

   Données = points de                               Construction d’une variable
   présence du Crapaud                               « proxy » des sites de
           vert                                      reproductions pour réduire
                                                     l’auto-corrélation (Boria et al., 2014)

                     Pas de couche SIG précise des
                     sites de reproduction

                                                                                               6

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction
  Construction de la variable « proxy »
    Regroupement des points de présence du Crapaud vert distant de moins de 1km

                                                            Barycentre des points
                                                                 regroupés

  1km

                                             Au final: 211 proxy considérés
  1616 points
                                             comme sites de reproduction            7

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction
    Variables environnementales

  Surfaces d’occupation du sol (m²):                                               Densité de routes (m/m²)
      • Prairies
      • Cultures
      • Zones industrielles et
        commerciales                                                                       Densité de cours d’eau (m/m²)
      • Zones urbaines                                                Sites de
      • Zones d’extractions et
                                                                    reproduction
        chantiers
      • Boisements
      • Artificialisation du sol
                                                                                    Disponibilité en eau
                                                                                     nombre de points d’eau (lacs +
                                                                                    étangs + mares) et leurs surfaces
(Ildos & Ancona, 1994 ; Cayuela et al., 2015; Préau et al., 2018)

                                                                                                                           8

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction
  Extraction des variables environnementales

               500m
                                       Création de zones tampons
                                      (buffers) de 500m de rayon
                                      autour des sites de reproductions

   Analyse    Analyse descriptive multivariée (ACM)

                       Transformation des variables en modalités
                                                       faible
                            Ex: surface de forêt       moyenne
                                                       importante
                                                                          9

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction
  Résultats
                 Boisements
                 Zones industrielles
                 Sols remaniés                     Prairies, pâtures
                 Densité cours d’eau
                 Disponibilité en eau

                                        Cultures

                                                                       Industriel et sols
                                                                       remaniés boisés

                                                     Urbanisation

                                                                                      10

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction
 Résultats
              Prairies, pâtures                         • Urbain         (Ildos & Ancona, 1994; Konowalik et al., 2020)

                                  Industriel et sols
                                  remaniés boisés
                                                                    Métropole de Strasbourg (C)
Cultures                                                                    (CAUE Lorraine, 2014 ; DREAL, 2015)

                  Urbanisation
                                                       Duppigheim (67)

                                                                                                                          11

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction
  Résultats
                                                        • Agricole intensif
                     Prairies, pâtures

                                                                  Milieux défavorables pour les amphibiens
                                                                   faible disponibilité en eau (Boissinot, 2009)
                                                                   difficilement franchissables
                                         Industriel et sols       (Stevens et al., 2004;2006)
                                         remaniés boisés

 Cultures

                                                                                                                   ©J-P. Vacher
                         Urbanisation                                 (Miaud & Sanuy, 2005; Sané & Didier, 2007)

Meistratzheim (67)                                                                                                                12

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction
 Résultats
              Prairies, pâtures                           • Industriel boisés avec sols remaniés
                                                            (carrières), avec forte disponibilité en
                                                            eau (Eggert & Aumaitre, 2016)
                                  Industriel et sols             B: Wardnt (57)
                                  remaniés boisés                D: Bassin potassique de Mulhouse
Cultures
                                                               Zones d’extractions =   points d’eau

                  Urbanisation

                                             Staffelfelden (environs) (68)                             13

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction
 Résultats
              Prairies, pâtures                           • Agricole extensif avec pâtures et
                                                            prairies
                                                              Moselle = agriculture plus
                                  Industriel et sols
                                                             extensive (prairies fourragères) (CAUE Lorraine, 2014)
                                  remaniés boisés

Cultures

                  Urbanisation

                                                       Leilling (57)
                                                                                                                      14

1. Contexte paysager autour des sites de reproduction
 Résultats                                               4 grands types de paysages:
              Prairies, pâtures

                                                          1                      • Urbain
                                  4                            Duppigheim (67)

                                                                                 • Agricole intensif
Cultures                              3
                                                          2 Meistratzheim (67)

      2
                                          Industriel et
                                          sols remaniés                                 • Industriel boisés avec
                                          boisés           3                              sols remaniés
                         1                                 Staffelfelden (environs) (68)

                  Urbanisation                                                   • Agricole extensif
                                                           4
                                                               Leilling (57)                                       15

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles

                        • Matériel (données)
                        • Méthode
                        • Résultats

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles
 Aire d’étude

                        3km
                                      Polygone élargis à 10km
                 10km

                                      Aire d’étude réduite pour ne
                                       pas chevaucher les pays
                                       frontaliers (manque de
                                       données)

                                                                      16

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles
  Données
 Approche par mailles (500 m*500 m)
                                           2km

          Maille de présence
          ≥10 données de Crapaud vert

          Maille d’absence
          ≥ 3 espèces autres que
          Crapaud vert
           effort de prospection
          suffisant

  Sélection des mailles par la distance

                                                                       17

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles
 Données

                                     Au final: 36 mailles sélectionnées
                                     (18 présences, 18 absences) avec
                                     équilibrage au sein des polygones

                                                                           18

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles
   Variables environnementales

  Surfaces d’occupation du sol (ha):
       • Prairies                                                                      Densité de routes (m/m²)
       • Cultures
       • Zones industrielles et
         commerciales
       • Zones urbaines                                              Occurrence du             Densité de cours d’eau (m/m²)
       • Zones d’extractions et
         chantiers                                                    Crapaud vert
       • Boisements                                                 = probabilité de
       • Artificialisation du sol                                       présence
                                                                                            Disponibilité en eau

(Ildos & Ancona, 1994 ; Cayuela et al., 2015; Préau et al., 2018)

                                                                                                                               19

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles
  Méthode d’analyse
   Approche par cercles concentriques   (Vos & Chardon, 1998 ; Pellet et al., 2004 ; Boissinot et al., 2019)

                                               • 6 zones tampons

                                               • Rayons différents: compromis entre zone
                                                 d’étude et distance moyenne de déplacements
                                                   (Sinsch, 1997; Indermaur, 2008 ; Sinsch et al., 2012; Ott, 2015 ; Vacher et al., 2020)

                                                                                                                                            20

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles
  Méthode d’analyse
   Sélection de l’échelle qui présente les effets les plus forts pour chaque variable
   Modélisation de l’effet des variables et des échelles sur l’occurrence du Crapaud vert

                                                                                             21

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles
  Résultats
  5 variables / 7 qui influencent plus ou moins fortement l’occurrence de l’espèce à
 différentes échelles

                                                        Figure 8. Graphique résumant les effets des variables sur
                                                        l’occurrence du Crapaud vert à l’issu du modèle moyen.
                                                                       Variable a effet significatif (*) , retenue
                                                                       pour le modèle
                                                                         Variable non significative

                                                                        Effet significatif négatif

                                                                        Effet significatif positif

                                                          La largeur des flèches équivaut à l’importance des variables.

                                                                                                                          22

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles
  Résultats

                                     • Pas d’effets:
                                              Cultures dominantes dans le paysage
                                                   (CAUE Lorraine, 2014 ; DREAL, 2015)

                                              Prairies: colonisation de sites possible

                                                                                          23

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles
  Résultats
                                    • Présence du Crapaud vert en milieux
                                      perturbés (Brisac, 2019; Eggert & Aumaitre, 2016; Sané & Didier, 2007)

                                        Contexte péri-urbain industriel avec activités
                                       d’extractions à proximité des zones urbaines

                                        Zones urbaines:              présence du Crapaud vert

                                                   Réponse ± optimale
                                                dans l’utilisation de l’habitat

                                                 ©Alain Morand                                             24

2. Influence des variables environnementales à différentes échelles
  Résultats

                                        Séquence ERC qui doit
                                       prendre en compte plusieurs
                                       échelles

                                                                      25

Conclusion

     4 grands types de paysage autour des sites de reproduction

     Influence des variables plus ou moins forte à
      différentes échelles

     Tendance  contexte péri-urbain favorable même si
      proximité des zones urbaines

     ERC  Prise en compte de plusieurs échelles

                                                                   26

Limites et améliorations de l’étude
 Données du Crapaud vert          Base de données commune et
  hétérogènes entre Alsace et      homogène
  Lorraine

                                   Cartographie des sites de
 Proxy de sites de reproduction   reproduction du Crapaud vert en
                                   intégrant les mares et bassins
                                   artificiels (Jumeau, 2017; Jumeau et al., 2020)

 36 sites pour la modélisation      Amélioration du modèle et
  (peu robuste)                      ajouts de données

                                                                                     27

Limites et améliorations de l’étude
  SIG = que les grandes unités paysagères
    Problématique pour certains sites

                                                           Cartographie avec meilleure
                                                            résolution (échelle plus fine)
                                         ©Emilie Busson

       Considéré comme zone urbaine par CORINE LAND COVER
                                                                                             28

Perspectives

 Carte de connectivité fonctionnelle
        identifier les corridors entre sites à Crapaud vert
        Réponse face à l’isolement des populations (Haut-Rhin)   (Vacher & Ursenbacher, 2019)

 Amélioration des connaissances sur
  l’utilisation de l’habitat à l’échelle locale
        étude télémétrique (2021)

                                                           ©Emilie Busson

                                                                                                 29

Merci de votre attention !

                                                     ©A. Morand
       Pour me contacter: camille.lemble@gmail.com

Bibliographie
 Boissinot A., 2009. Influence de la structure du biotope de reproduction et de l ’ agencement du paysage , sur le
  peuplement d’ amphibiens d’ une région bocagère de l’ ouest de la France. Mémoire de thèse, Laboratoire de
  Biogéographie et Écologie des Vertébrés de l’École Pratique des Hautes Études de Montpellier, 249p.
 Boissinot A., Besnard A. & Lourdais O., 2019. Amphibian diversity in farmlands: Combined influences of breeding-site and
  landscape attributes in western France. Agriculture, Ecosystems and Environment, 269:51–61.

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  amphibian in a human-dominated landscape. The Society of Population Ecology, 57:433–443.

 DREAL, Atlas des paysages d’Alsace [En ligne].http://www.paysages.alsace.developpement-durable.gouv.fr/
  (Consulté le 09/04/2020).

 Eggert C., & Aumaitre D., 2016. Situation du Crapaud Vert en Lorraine: que nous apprend l’évolution récente des
  populations ? 31p.

 Ildos A. S. & Ancona N., 1994. Analysis of amphibian habitat preferences in a farmland area (Po plain, northern Italy).
  Amphibia-Reptilia 15:307–316.

   Indermaur L., 2008. Aquatic and terrestrial habitat selection by amphibians in a dynamic floodplain. Thèse de Doctorat,
    Université de Berne, Suisse, 238p.

Bibliographie
 Jumeau J., 2017. Les possibilités de dispersion et éléments d’habitat-refuge dans un paysage d’agriculture intensive
  fragmenté par un réseau routier dense : le cas de la petite faune dans la plaine du Bas-Rhin. Thèse de Doctorat,
  Université de Strasbourg, 440p.
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  community in stormwater ponds: a study case in the agricultural plain of Bas-Rhin, France. European Journal of Wildlife
  Research, 66(33), 18p.
 Konowalik A., Najbar A., Konowalik K., Dylewski Ł., Frydlewicz M., Kisiel P., Starzecka A., Zaleśna A. & Kolenda K., 2020.
  Amphibians in an urban environment: a case study from a central European city (Wrocław, Poland). Urban Ecosystems,
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 Miaud C. & Sanuy D., 2005. Terrestrial habitat preferences of the natterjack toad during and after the breeding season in
  a landscape of intensive agricultural activity. Amphibia-Reptilia, 26:359–3666.

 Ott M., 2015. Telemetriestudie zur Raum- und Habitatnutzung der Wechselkröte (Bufotes variabilis PALLAS, 1769) im
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 Pellet J., Guisan A. & Perrin N., 2004. A concentric analysis of the impact of urbanization on the threatened European tree
  frog in an agricultural landscape. Conservation Biology, 18: 1599–1606.

 Préau C., Trochet A., Bertrand R. & Isselin-Nondede F., 2018. Modeling potential distributions of three European
  amphibian species comparing ENFA and MaxEnt. Herpetological Conservation and Biology, 13(1):91-104.

Bibliographie
 Sané F. & Didier S., 2007. Typologie des sites de reproduction du crapaud vert (Bufo viridis Laurenti, 1768) en Alsace.
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 Sinsch U., 1997. Postmetamorphic dispersal and recruitment of first breeders in a Bufo calamita metapopulation.
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 Sinsch U., Oromi N., Miaud C., Denton J. & Sanuy D., 2012. Connectivity of local amphibian populations: modelling the
  migratory capacity of radio-tracked natterjack toads. Animal Conservation, 15:388–396.
 Stevens V. M., Polus E., Wesselingh R. A., Schtickzelle N. & Baguette M. (2004). Quantifying functional connectivity:
  Experimental evidence for patch-specific resistance in the Natterjack toad (Bufo calamita). Landscape Ecology, 19:829–
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 Stevens V. M., Leboulengé É., Wesselingh R. A. & Baguette M., 2006. Quantifying functional connectivity: Experimental
  assessment of boundary permeability for the natterjack toad (Bufo calamita). Oecologia 150:161–171.
 Vacher J.-P. & Ursenbacher S., 2019. Structuration génétique des populations de Bufotes viridis (Amphibia: Bufonidae)
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 Vacher J.-P., Pichenot J. & Morand A., 2020. Bilan des études existantes sur l’habitat terrestre et la dispersion du Crapaud
  vert: de l’analyse des lacunes à une perspective d’acquisition de connaissances utiles à l’application de la séquence ERC
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 Vos C. C., & Chardon J. P. (1998). Effects of habitat fragmentation and road density on the distribution pattern of the
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