SIG et écologie

I/ Définition

 

Par définition, une « information géographique » est une information qui peut être rattachée à des éléments dont la position est définie par des coordonnées. Le « système » renvoie à une unité de fonctionnement désignée pour accomplir une certaine tâche. Plusieurs définitions du Système d’Information Géographique (SIG) ou Geographic Information System (GIS) en Anglais sont proposées dans la littérature et on peut simplement retenir que les SIG sont des outils qui permettent de rassembler des données de diverses sources, les gérer, les analyser et présenter des informations localisées contribuant à la gestion de l’espace (Société Française de Photogrammétrie et Télédétection 1989).

Robin (2002) définit les Systèmes d’Information Géographiques, comme « des logiciels qui permettent d’organiser d’une façon quasi exhaustive le traitement des données géographiques. Ils permettent notamment : 1) la création et la récupération des données sous divers formats, en mode vecteur comme, si possible, en mode raster ; 2) la gestion de ces données (système de gestion de base de données) ; 3) la représentation graphique de ces données (système de cartographie assistée par ordinateur, dessin assisté par ordinateur) ; 4) l’analyse de ces données par des requêtes attributaires dans la base de données et leur visualisation graphique ; 5) l’analyse de ces données par des requêtes spatiales ; 6) l’édition des résultats de l’analyse sous forme cartographique. »Il n’existe pas de définition consensuelle des SIG et la définition proposée n’en est qu’un exemple.

 

II/ Usages du SIG en écologie et pour l'étude des amphibiens

 

L’utilisation des Systèmes d’Information Géographiques (SIG) dans le domaine de l’écologie s’est considérablement développée durant les dix dernières années. Les applications SIG destinées à la gestion de paramètres environnementaux sont multiples et illimitées. Ainsi, chaque spécialité peut intégrer avec succès la dimension géographique, comme l’inventaire des espèces, le suivi des espèces par satellite (eg. balise Argos), calculer des déplacements issus d’études de radiotracking, la modélisation de la distribution des espèces, le suivi et l’évaluation de la biodiversité, du couvert végétal, de la nature des sols, des paysages… (eg. Moilanen et Hanski 1998 ; Guinet et al.,2001 ; Le Lay et Clergeau 2001 ; Tardif et al.,2005 ; Husté et al.,2006 ; Lyet 2008).

Si les données de base sont souvent disponibles sur la majeure partie du territoire, il reste des difficultés importantes dans l’obtention des données nécessaires à une gestion élaborée du paysage, tant pour ce qui concerne les objets paysagers (par exemple : assolement à l’échelle du parcellaire) que pour les facteurs d’évolution des paysages.

Les variables permettant de décrire la structure spatiale du paysage sont bien connues. Il s’agit essentiellement, des formes du relief, des textures de la végétation, des structures d’organisation (voirie, limites parcellaires, cours d’eau…), des objets caractéristiques spécifiques d’un paysage (arbres isolés, murets de terrasse, clôtures, édifices…). Les structures d’organisation peuvent être décrites sous forme linéaire : haies, cours d’eau. Les calculs de distance permettent de rendre compte d’un effet de proximité à une structure. Pour les routes, les calculs de distance dans un réseau (mode vecteur) ou selon une distance coût (mode raster) permettent de rendre compte de l’accessibilité au paysage. Enfin, les données ponctuelles (mares, édifices, arbres isolés…) peuvent faire l’objet de calculs de densité dans un voisinage défini.

L’intégration de SIG dans l’étude des interactions paysages – amphibiens est relativement récente. Butger et al.,(1997) ont étudié une zone de transition entre deux espèces du genre BombinaOken, 1816 (Bombina variegataLinné, 1758 et Bombina bombinaLinné 1761) en utilisant la télédétection à partir d’image satellite SPOT. Cette étude semble être l’une des premières à utiliser l’outil SIG en relation avec les amphibiens (Ray 1999).

Ces dernières années, la multiplication des études traitant des relations paysages et amphibiens montre l’intérêt de tels outils. Depuis l’étude de Butger et al.,(1997), les SIG sont utilisés pour construire des cartes de friction, de perméabilité paysagères qui permettent de délimiter des aires de migration potentielles des amphibiens (Ray 1999 ; Albinet 2001 ; Joly et al.,2003), pour modéliser la distribution potentielle d’espèces (Ray et al.,2002), étudier la connectivité des mares selon la théorie des graphes avec le modèle amphibien (Thulie et Pirot 2004 ; Lang 2006) ou plus simplement pour créer de l’information liée aux facteurs environnementaux susceptibles d’influencer la présence/absence des espèces à différentes échelles (eg. Ficetola et al.,2009). Le développement d’extensions comme Spatial Analyst (sous ArcGis®) ou encore de modules complémentaires tels que Patch matrix® (Ray 2005), Patch analyst (Elkie et al.,1999) viennent compléter la puissance d’analyse que représentent les SIG en écologie du paysage.

 

III/ Références bibliographiques :

 

Albinet S., 2001 – Amphibiens et paysage : méthodologie d’étude de la répartition spatiale des populations d’amphibiens dans le paysage. Diplôme d’Etudes Approfondis Environnement et Paysage. Université Toulouse-Le-Mirail, Département de Géographie et Aménagement, GEODE UMR-5602-CNRS. 132 pages.

Butger, R., MacCallum, C. J., Arntzen, J. W. et Barton, N. H., 1997 – An analysis of habitat components in a Bombina hybrid zone using Remote Sensing. Herpetologia Bonnensis, 0. Pages 35 – 42.

 

Elkie P., Rempel R. et Carr A., 1999 – Patch Analyst User’s Manual, A Tool for Quantifying Landscape Structure. Ontario Ministry of Natural Resources. Northwest Science &Technology. Thunder Bay, Ont. TM–002. 16 pages + annexes.

 

Ficetola G. F., Padao-Schioppa E., De Bernardi F., 2009 – Influence of landscape elements in riparian buffers on the conservation of semiaquatic amphibians. Conservation Biology, 23. Pages 114 – 123.

Guinet C., Dubroca L., Lea M.A., Goldsworthy S., Cherel Y. Duhamels G., Bonadonna F. et

Donnay J.P., 2001 – Spatial distribution of foraging in female Antarctic fur seals Arctocephalus gazellain relation to oceanographic variables: a scale-dependent approach using geographic information systems. Marine Ecology Process Series, 219. Pages 251 – 264.

Husté A., Clobert J. et Miaud C., 2006 – The movements and breeding site fidelity of the natterjack toad (Bufo calamita) in an urban park near Paris (France) with management recommendations. Amphibia – Reptilia, 21. Pages 357 – 369.

Joly P., Morand P. et Cohas A., 2003 – Habitat fragmentation and amphibian conservation: building a tool for assessing landscape matrix connectivity. Comptes Rendue Biologies, 326. S132 – S139.

 

Lang S., 2006 – Etude de l’inter-connectivité des mares en Maine et Loire. Mémoire de Master 1. Université d’Angers, UFR Sciences, Département de Géographie. 57 pages.

Le Lay G. et Clergeau P., 2001 – Une démarche cartographique pour la gestion de la faune sauvage à l’échelle du paysage. Revue Internationale de Géomatique, 11. Pages 423 – 442.

 

Lyet A., 2008 – Conservation des populations Françaises de Vipère d’Orsini – Approche multidisciplinaire et intégrative. Thèse de Doctorat, Université de Montpellier II. 158 pages.

 

Moilanen A. et Hanski I., 1998 – Metapopulation dynamics : effects of habitat quality and landscape structure. Ecology, 79.Pages 2503 – 2515.

 

Ray N., 1999 – Etude de la migration des amphibiens et de la connectivité entre étangs à l’aide d’un Système d’Information Géographique. Mémoire de Diplôme d’Etudes Supérieures en Sciences Naturelles de l’Environnement : Université de Genève, Laboratoire d’Ecologie et de Biologie Aquatique. 127 pages.

Ray N., Lehmann A. et Joly P., 2002 – Modeling spatial distribution of amphibian populations : a GIS approach based on habitat matrix permeablity. Biodiversity and Conservation, 11. Pages 2143 – 2165.

Ray N., 2005 – Patch Matrix: a geographical information system tool to compute effective distances among samples. Molecular Ecology Notes, 5. Pages 177 – 180.

Robin M., (ed) 2002 – Télédétection, des satellites aux SIG. Fac Géographie. Paris, éditions Nathan.

 

Tardif B., Lavoie G. et Lachance Y., 2005 – Atlas de la biodiversité du Québec. Les espèces menacées ou vulnérables. Gouvernement du Québec, ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs, Direction du développement durable, du patrimoine écologique et des parcs, Québec. 60 pages.

Thulie A. et Pirot F., 2004 – Modélisation d’un réseau de mares et evaluation de la connectivité selon la Théorie de Graphes. SIG 2004, Conférence Francophone ESRI. 6 et 7 Octobre à Issy-les-Moulineaux.