RAPPORT DE STAGE. Maïté TRAUTMANN

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1 Promotion Maïté TRAUTMANN RAPPORT DE STAGE Mise en place d un suivi odonatologique standardisé sur la Réserve Naturelle Nationale des Rochers et Tourbières du Pays de Bitche Du AU De gauche à droite: Etang de Lieschbach, L. caudalis, ruisseau de la tourbière de Grafenweiher, tandem de C. puella. Source photos : M.TRAUTMANN Master 3E GEMAREC Parcours Conservation et Restauration de la Biodiversité 1 ère année Responsable : S.Muller Tuteur : F.Guérold Maître de stage : L.Duchamp

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3 Remerciements Je tiens tout d abord à remercier Monsieur Loïc Duchamp, mon maître de stage et conservateur de la réserve naturelle nationale des Rochers et Tourbières du Pays de Bitche, pour m avoir permis de réaliser ce stage, pour m avoir accompagnée, conseillée, aidée, tout au long de ce stage, merci pour sa bonne humeur et pour avoir partagé ses réflexions intéressantes concernant la protection de la nature. Je remercie également toute l équipe du SYCOPARC, pour m avoir accueillie chaleureusement et aidée sur différents points. Je souhaite également remercier François Guérold, qui m a encouragée pour ce stage et pour l étude des Odonates en général. Enfin je remercie les personnes qui ont su me soutenir, m encourager et m aider durant cette période de stage et durant la rédaction du rapport ; mes parents, mes sœurs et mes amis.

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5 Sommaire Table des tableaux Table des figures Liste des annexes Liste des abréviations Introduction... 1 Chapitre I : Contexte de l étude... 2 I. Le SYCOPARC : Présentation de la structure d accueil... 2 II. La réserve naturelle nationale «Rochers et Tourbières du Pays de Bitche»... 3 III. Eléments généraux de biologie et d écologie Taxonomie des odonates Phénologie des odonates... 5 IV. Les espèces d odonates remarquables de la RNN... 6 Chapitre II : Méthodologie... 7 I. Protocole STELI Origine et objectifs Méthode «site occupancy» Méthodologie d échantillonnage Méthodologie de terrain II. Protocole ciblé : recherche d exuvies d espèces remarquables Objectif Méthodologie d échantillonnage Méthodologie de terrain Chapitre III : Résultats et discussion I. Résultats provisoires du protocole STELI Analyse des données d abondances Analyse des données de présence/absence II. Résultats du protocole ciblé «espèces remarquables» III. Discussion Discussion du protocole STELI Discussion du protocole ciblé «espèces remarquables» Conclusion... 27

6 Bibliographie Annexes...32 Résumé (4 ème de couverture) Table des tableaux Tableau I: liste des espèces d'odonates remarquables inventoriées dans la RNN (Duchamp, 2010) Tableau 2 : Description des 4 sites de la RNN retenus pour le protocole STELI Tableau 3 : Conditions météorologiques optimales pour les relevés d'odonates (sources : tutoriel Protocole STELI, par SFO et MNHN) Tableau 4 : Sites où les espèces remarquables recherchées ont anciennement été contactées Tableau 5 : Date de recherche des exuvies en fonction des périodes d'émergence des 6 espèces remarquables Tableau 6 : Type d'habitat à prospecter pour la recherche d'exuvie, en fonction de chaque espèce Tableau 7: Résultats du protocole STELI obtenus avec le logiciel PRESENCE 6.4 (psi : probabilité de présence ou probabilité d occupation des sites, p1 : probabilité de détection, IC : intervalle de confiance) Tableau 8 : Résultats de la recherche d'exuvies des 6 espèces remarquables Tables des figures Figure 1 : Instances du Sycoparc Figure 2 : Organigramme de l équipe technique du SYCOPARC M. TRAUTMANN... 3 Figure 3 : Niveaux taxonomiques supérieurs des odonates actuels [d'après Belcgy (2002), Carle ( ), Carle & Louton (1994), Lohmann (1996), Carle & Kjer (2002), Rehn (2003) et Schoor (2004)]... 4 Figure 4 : Emergence de C.aenea - etang de Lieschbach- par M.Trautmann - 07/05/ Figure 5 : Cycle évolutif des odonates - Wendler et Nüss, 1994, Guide d identification des libellules de France, d Europe septentrionale et centrale Figure 6 : Schéma synthétique expliquant le plan d'échantillonnage du protocole STELI - tutoriel du logiciel PRESENCE - MNHN/CESCO Vigie-Nature - décembre Figure 7 : courbe moyenne d activité des adultes de l ensemble des espèces se développant en plaine au cours de l année, et les périodes de vol de 5 espèces ( 10

7 Figure 8 : Capture d'odonates au filet entomologique par M.Trautmann - Etang de Kobert Bas - photo par L.Duchamp - juin Figure 9 : Fourchette d'abondance en fonction de chaque espèce, par passage STELI Session 1, pour le site "Etang-tourbière de Lieschbach" Figure 10 : C. caudalis femelle, après émergence - Etang de Lieschbach - par M.Trautmann - 07/05/ Figure 11 : Fourchette d'abondance en fonction de chaque espèce, par passage STELI Session 1, pour le site " Tourbière de Grafenweiher" Figure 12 : S. arctica piégée dans Drosera - Tourbière du Grafenweiher - par M.Trautmann - STELI du 28/05/ Figure 13 : Fourchette d'abondance en fonction de chaque espèce, par passage STELI Session 1, pour le site "Etang-tourbière de Kobert-Bas" Figure 14 : C. hastulatum - Etang de Kobet Bas - par M.Trautmann - STELI du 20/05/ Figure 15: Fourchette d'abondance en fonction de chaque espèce, par passage STELI Session 1, pour le site "Ruisseau du Bitscherthal" Figure 16 : C. boltonii - ruisseau du Bitscherthal par M. Trautmann - STELI du 20/05/ Figure 17 : exemple de résultats positifs obtenus dans le tutoriel d'utilisation du logiciel SODA - MNHN - décembre Figure 18 : Résultat obtenu du test de puissance pour Coenagrion puella avec 4 sites et 9 passages -logiciel SODA Figure 19 : Résultat du test de puissance pour Coenagrion puella avec 10 sites au lieu de 4 - logiciel SODA Figure 20 : S. flavomaculata, capturé par L.Duchamp, photo par M.Trautmann, Etang du Kobert Haut, 11/06/ Figure 21 : Exuvies d'espèces remarquables récoltées en juin 2014 sur la RNN avec critères principaux - M.Trautmann... 25

8 Liste des annexes Annexe 1 : Carte de localisation des 26 sites de la RNN (Duchamp, 2010) Annexe 2 : Liste des Odonates inventoriés sur la RNN (Duchamp, 2010) Annexe 3 : Cartographie des habitats du site «Etang-tourbière de Lieschbach», suivi pour le STELI, en (Duchamp,2010) Annexe 4 : Cartographie des habitats du site «Tourbière du Grafenweiher», suivi pour le STELI, en (Duchamp, 2010) Annexe 5 : Cartographie des habitats du site «Etang-tourbière du Kobert Bas», suivi pour le STELI, en (Duchamp, 2010) Annexe 6 : Cartographie des habitats du site «Bétulaie du Bitscherthal», suivi pour le STELI, en (Duchamp, 2010) Annexe 7 : Cartographie du transect STELI réalisé sur le site «Etang-tourbière de Lieschbach», en (M.Trautmann, logiciel SIG ArcMap 10.2, 2014) Annexe 8 : Cartographie du transect STELI réalisé sur le site «Etang-tourbière de Kobert Bas», en (M.Trautmann, logiciel SIG ArcMap 10.2, 2014) Annexe 9 : Cartographie du transect STELI réalisé sur le site «Tourbière du Grafenweiher», en (M.Trautmann, logiciel SIG ArcMap 10.2, 2014) Annexe 10 : Cartographie du transect STELI réalisé sur le site «Bétulaie du Bitscherthal», en (M.Trautmann, logiciel SIG ArcMap 10.2, 2014) Annexe 11 : Fiche de terrain standardisée pour le protocole STELI ( modifiée par M. Trautmann) Annexe 12 : Fiche habitat standardisée pour le protocole STELI complétée pour le site «Etang de Lieschbach» ( modifiée par M. Trautmann) Annexe 13 : Fiches habitats standardisées pour le protocole STELI complétées pour les sites «Tourbière de Grafenweiher», «Etang de Kobert-Bas» et «Bétulaie du Bitscherthal». ( modifiée par M. Trautmann) Annexe 14 : Cartographie de localisation des récoltes d exuvies d espèces remarquables sur le site «Etang-tourbière de Lieschbach» (par M.Trautmann, logiciel SIG ArcMap 10.2, 2014) Annexe 15 : Cartographie de localisation des récoltes d exuvies d espèces remarquables sur le site «Etang-tourbière du Kobert Haut» (par M.Trautmann, logiciel SIG ArcMap 10.2, 2014) Annexe 16 : Cartographie de localisation des récoltes d exuvies d espèces remarquables sur le site «Tourbière du Grafenweiher» (par M.Trautmann, logiciel SIG ArcMap 10.2, 2014) Annexe 17 : Cartographie de localisation des récoltes d exuvies d espèces remarquables sur le site «Tourbière du Dauenthal» (par M.Trautmann, logiciel SIG ArcMap 10.2, 2014) Annexe 18 : Cartographie de localisation des récoltes d exuvies d espèces remarquables sur le site «Etang de Baerenthal» (par M.Trautmann, logiciel SIG ArcMap 10.2, 2014)

9 Liste des abréviations CEN : Conservatoire des Espaces Naturels OPIE : Office Pour les Insectes et leur Environnement P : Probabilité de détection d une espèce Psi : Probabilité d occupation/de présence d une espèce PNA : Plan National d Action RNN : Réserve Naturelle Nationale STELI : Suivi Temporel des Libellules SYCOPARC : Syndicat de Coopération du Parc Naturel Régional des Vosges du Nord MNHN : Muséum National d Histoire Naturelle SFO : Société Française d Odonatologie

10 Introduction Ce stage de formation s est déroulé dans la Réserve Naturelle Nationale des Rochers et Tourbières du Pays de Bitche, du 28 avril au 20 juin Cette réserve est gérée par le Syndicat de Coopération du Parc Naturel Régional des Vosges du Nord (SYCOPARC) dont elle fait partie intégrante. La vocation du Parc est de concilier le développement économique, dont le tourisme, avec la préservation durable des milieux naturels et de son patrimoine, notamment par le biais de la création, en son cœur, de cette réserve le 15 mai (Duchamp, 2004). Les principaux enjeux de la Réserve sont: - conserver la fonctionnalité et l évolution naturelle des habitats humides à tourbeux ainsi que leur cortège d espèces remarquables - préserver l intégrité et la tranquillité des falaises rocheuses. - augmenter le degré de naturalité des forêts Ces enjeux sont déclinés en objectifs, mesures et opérations dans le cadre d un plan de gestion. Ce stage s inscrit dans le cadre de l opération SE37 «Mettre en œuvre un suivi annuel des populations d Odonates (recherche d exuvies et d imagos)». L objectif principal de ce stage a été d analyser, de tester le protocole national STELI («Suivi TEmporel des LIbellules») et de proposer une adaptation aux besoins du gestionnaire. Ce protocole a pour but de suivre l évolution des populations d Odonates à l échelle nationale en s appuyant sur des réseaux d'observateurs volontaires, afin de diagnostiquer les causes éventuelles de variations. Ce protocole national, conforme à l action n 10 du Plan National d Actions en faveur des Odonates, doit permettre d évaluer l évolution annuelle des populations pour l ensemble du territoire national français par l estimation de la probabilité de présence et de détection et par des séries d inventaires. Ce protocole, co-piloté par le MNHN, le Conservatoire d espaces naturels du Nord et du Pas-de-Calais, l'opie et la SFO, a été élaboré en 2010, puis testé en Jusqu à présent, le suivi des Odonates sur la Réserve n était pas réalisé de manière standardisée et régulière. L intérêt a donc été d évaluer, en le testant, si l application de ce protocole STELI à l échelle de la Réserve était, d une part, réalisable en termes de temps et d autre part, si les données récoltées pouvaient être statistiquement exploitables localement. L objectif secondaire de ce stage a été d intégrer, dans ce suivi des Odonates, un protocole de suivi de l autochtonie sur la Réserve pour 6 espèces remarquables d Odonates : Leucorrhinia caudalis, Leucorrhinia dubia, Somatochlora arctica, Somatochlora flavomaculata, Epitheca bimaculata et Aeshna juncea. Ainsi, dans un premier chapitre bibliographique, ce présent rapport expliquera le contexte de l étude en présentant le SYCOPARC, mon organisme d accueil, la Réserve Naturelle Nationale et des données générales sur les Odonates des Vosges du Nord. Le second chapitre abordera la partie 1

11 méthodologique en présentant la proposition du protocole STELI adapté à la Réserve ainsi que la proposition concernant le protocole ciblé de recherche d exuvies d espèces remarquables. Enfin, le troisième et dernier chapitre présentera les premiers résultats obtenus et leur interprétation. Une discussion de ces résultats clôturera ce chapitre. Chapitre I : Contexte de l étude I. Le SYCOPARC : Présentation de la structure d accueil Le suivi des odonates réalisé dans le cadre de ce stage s est déroulé au sein de la Réserve Naturelle Nationale des Rochers et Tourbières du Pays de Bitche, située au cœur du Parc Naturel Régional des Vosges du Nord et gérée par le SYCOPARC (Syndicat de coopération pour le Parc naturel régional des Vosges du Nord). Le 30 décembre 1975, est publié l'arrêté ministériel portant agrément de la charte constitutive du Parc. Le 1er octobre 1976, est créé le Syndicat mixte du Parc (SYCOPARC), chargé de l animer et de mettre en œuvre sa charte constitutive. Il s étend sur le socle gréseux des Vosges, du Nord de Saverne jusqu à Wissembourg (Alsace) et Volmunster (Lorraine) et représente une surface de ha dont 65% de couverture forestière. Il englobe 113 communes et habitants. De nombreuses espèces faunistiques et floristiques remarquables et différents types d habitats naturels sensibles y sont présents. Cette structure a pour objectifs de maitriser l évolution du paysage, de protéger et de gérer les patrimoines naturels et culturels remarquables, d initier et de promouvoir le développement d activités économiques respectueuses de l environnement et d impliquer les acteurs locaux et les habitants du territoire aux actions du parc. En cohérence avec son objectif de développement durable, le Parc Naturel Régional des Vosges du Nord a reçu, de l'organisation des Nations Unies pour l Education, la Science et la Culture (UNESCO), le label de Réserve de Biosphère, le 12 janvier 1989, dans le cadre du programme Man and Biosphère (MAB : La fusion en 1998 des réserves de biosphère des Vosges du Nord et du Pfälzerwald (Allemagne) a valu la création de la première réserve de biosphère transfrontalière d Europe occidentale. Les instances du SYCOPARC sont représentées sur la figure 1 (ci-contre). Le SYCOPARC assure la coordination de la gestion de la réserve naturelle des rochers et tourbières du pays de Bitche, dont il a été désigné «gestionnaire Figure 1 : Instances du Sycoparc - 2

12 principal», par l Etat, par la convention du 22 juillet Le stage se déroule au sein du pôle «Mission patrimoine naturel». L étude est encadrée par Loic DUCHAMP, conservateur de la Réserve Naturelle. L équipe technique du SYCOPARC est composée de 34 personnes au 01/05/2014 (figure 2). Figure 2 : Organigramme de l équipe technique du SYCOPARC M. TRAUTMANN II. La réserve naturelle nationale «Rochers et Tourbières du Pays de Bitche» La réserve naturelle se situe en Lorraine dans le département de la Moselle (57). La convention du 22 Juillet 1999 désigne le Syndicat de Coopération du Parc naturel régional des Vosges du Nord (SYCOPARC) comme gestionnaire principal mais il existe trois gestionnaires associés : l Office National des Forêts (ONF) pour les terrains domaniaux, la forêt privée de Pimodan représentée par son gérant Evrard de Turckheim et la commune de Baerenthal, propriétaire d une petite partie de la réserve. La réserve naturelle des rochers et tourbières du Pays de Bitche se compose d un ensemble de 26 sites distincts de tailles très variables (de 0,9 ha à plus de 60 ha) tous situés dans le Parc Naturel Régional des Vosges du Nord (Annexe 1 : Carte de localisation des 26 sites de la RNN). Elle est incluse dans la «cuvette de Neunhoffen», relief particulier du Pays de Bitche, entre 220 m et 400 m d altitude. Le climat des cuvettes du Pays de Bitche est globalement subatlantique à affinité subcontinentale avec des fonds de vallons plus ou moins tourbeux à affinité montagnarde. La géologie y 3

13 est assez simple, la roche-mère des sites est datée d une seule période, le Trias, plus précisément, la série gréseuse du Buntsandstein. De 1975 à 2009, au niveau de la station météorologique de Mouterhouse (270 m d altitude), la température minimum annuelle moyenne était de 4,04 C et la température maximum annuelle moyenne était de 15,06 C. La pluviométrie annuelle moyenne oscille autour de 970 mm. Cependant, le microclimat de la cuvette de Neunhoffen semble plus sec (Duchamp, 2004 et 2010). Les différents sites de la réserve naturelle sont traversés par des cours d eau acides et comprennent des complexes tourbeux souvent associés à des étangs, des forêts humides, des barres rocheuses de grès vosgien. Ces tourbières acides boisées de pins sylvestres sur tourbe sont uniques en Europe occidentale et très sensibles aux moindres perturbations écologiques. Elles hébergent des espèces très spécialisées telles que les droséras, la canneberge, le lycopode inondé ou encore le magnifique et rarissime Calla des marais. La réserve protège aussi d impressionnantes falaises de grès rose où niche le faucon pèlerin. Au-dessus des étangs, le faucon hobereau chasse les insectes ou les hirondelles. Certains reptiles fréquentent les tourbières comme le lézard vivipare ou la couleuvre à collier qui se nourrit de grenouilles. L avifaune compte 90 espèces d oiseaux parmi lesquelles 50 sont nicheuses. La réserve est en partie incluse dans une grande Zone de Protection Spéciale au titre de Natura Ce site est tout particulièrement intéressant pour trois espèces résidentes : le faucon pèlerin, la chouette de Tengmalm et la chevêchette d Europe. On y trouve aussi la bondrée apivore, la pie-grièche écorcheur, le martin-pêcheur d Europe ainsi que les pics noir, mar et cendré. III. Eléments généraux de biologie et d écologie 1. Taxonomie des odonates L ordre des Odonates rassemble environ 6000 espèces et sous-espèces à travers le monde (Grand et Boudot, 2006). Cet ordre fait partie de l embranchement des Arthropodes et de la classe des Insectes. D après les avancées récentes de la phylogénie, il a été définit 2 sous-ordres au sein des Odonates (figure 3) : d une part «Zygoptera» qui rassemble l ensemble des Zygoptères (individus de petites tailles à ailes antérieures et postérieures semblables) et d autre part «Epiproctophora» qui rassemble les Anisoptères (individus au corps plus massif et aux ailes antérieures et postérieures dissemblables) et les Anizogoptères sous le terme de «Epiophlebioptera» (individus qui combinent les caractères des Zygoptères et des Anisoptères). Figure 3 : Niveaux taxonomiques supérieurs des odonates actuels [d'après Belcgy (2002), Carle ( ), Carle & Louton (1994), Lohmann (1996), Carle & Kjer (2002), Rehn (2003) et Schoor (2004)] 4

14 2. Phénologie des odonates Les Odonates sont des insectes prédateurs, à larves aquatiques dont leur développement comprend principalement trois stades : l œuf, la larve et l adulte (figure 5). Il s agit d insectes hétérométaboles (métamorphose progressive) et hémimétaboles (milieu de vie des larves et des adultes différent). Lors de la ponte, les œufs sont soit insérés dans les tissus vivants ou morts des végétaux aquatiques ou riverains, soit «lâchés» isolément ou par groupes au contact ou dessus de l'eau ou, plus rarement, sur les zones exondées. Les larves, à respiration branchiale, chassent à l'affût les infusoires, le zooplancton, les larves d insectes, etc. Elles grandissent en effectuant de 9 à 16 mues suivant les espèces La durée de développement s échelonne entre deux mois et cinq ans en fonction des espèces. La mue imaginale constitue la dernière mue de la libellule qui prend alors sa forme adulte en quittant l élément liquide (figure 4). Dès l émergence, les Odonates s éloignent des habitats larvaires et se tiennent alors à plus ou moins grande distance de ces derniers durant une période de maturation d une à quatre semaines selon les espèces. Ils s alimentent alors essentiellement d insectes volants. Ensuite, les mâles sexuellement matures regagnent les milieux aquatiques. Ils occupent souvent un territoire ou un terrain de chasse qu'ils défendent contre leurs congénères et les autres espèces. Ils quittent, à certaines heures, les zones de reproduction pour s alimenter et peuvent alors être observés loin de l eau. Les femelles fréquentent les habitats aquatiques essentiellement pour la reproduction notamment chez les Anisoptères. Le reste du temps, elles sont fort discrètes et se tiennent dans les secteurs ensoleillés et abrités. La nuit et lors de conditions climatiques défavorables le jour, mâles et femelles s abritent dans la végétation herbacée ou ligneuse. Ces insectes sont particulièrement mobiles, notamment les Anisoptères. Aussi, pour savoir si une espèce habite réellement tel ou tel milieu, il est important de s assurer du caractère autochtone de celle-ci dans le milieu (site de la SFO : Figure 4 : Emergence de C.aenea - etang de Lieschbachpar M.Trautmann - 07/05/2014 Figure 5 : Cycle évolutif des odonates - Wendler et Nüss, 1994, Guide d identification des libellules de France, d Europe septentrionale et centrale. 5

15 IV. Les espèces d odonates remarquables de la RNN Les Odonates des Vosges du Nord et plus précisément aux alentours de Bitche ont été étudiés depuis 1980 (JACQUEMIN et BOUDOT, 1992, 1992 ; JACQUEMIN 1993). Toutes ces données sont incluses dans une base de données régionale qui est elle-même incluse dans la base de données nationale «INVOD» (Inventaire des Odonates de France), gérée par la SFO. En 2002, ces données représentent un chiffre de 6700 en lorraine et 1360 en Alsace, dont 1200 concernant le territoire de la Réserve de Biosphère des Vosges du Nord. Parmi ces données, environ 500 proviennent du travail de deux remarquables entomologistes de la fin du XIXème siècle, l Abbé Barbiche et l Abbé Kieffer (BARBICHE, 1887 : KIEFFER, 1884, 1887). Ainsi, ce qui est intéressant sur ce territoire pour le suivi des odonates est qu il existe un état de référence auquel on peut comparer les populations d Odonates actuelles aux anciennes sur les mêmes sites. Lors d un inventaire des Odonates de la Réserve de la Biosphère des Vosges du Nord, ont été dénombrées 45 espèces autochtones s y reproduisant sur environ 65 répertoriées dans le Nord-est de la France. Parmi elles, 31 étaient présentes au sein la Réserve Naturelle en 1991 (Jacquemin et Boudot, 1991). Aujourd hui, au sein de la Reserve naturelle des rochers et tourbières du Pays de Bitche, l effort d inventaire est toujours présent et on peut y dénombrer 42 espèces d Odonates (Base de données Odonates, SYCOPARC) (Annexe 2 : Liste des espèces d odonates inventoriées sur la RNN). Parmi ces espèces 10 d entre elles sont considérées comme remarquables (tableau 1, ci-dessous). Tableau I: liste des espèces d'odonates remarquables inventoriées dans la RNN (Duchamp, 2010). 6

16 Légende du tableau 1 : La réserve dispose d une grande variété d Odonates et on peut mettre en avant l originalité du peuplement (espèces rares, menacées ou spécialisées). En effet, les habitats présents dans la Réserve Naturelle Nationale des Rochers et Tourbières du Pays de Bitche sont particulièrement favorables aux Odonates. On trouve d une part des tourbières acides à sphaignes et des étangs-tourbeux de faible altitude et d autre part des cours d eau sur sables relativement oligotrophes à pente modérée (Jacquemin et Boudot, 2002). On note la présence en 2002 de Leucorrhinia caudalis en milieux tourbeux, espèce probablement la plus remarquable des Vosges du Nord au regard de son statut mais sa population semble très fragile. De plus, il semble que les populations des espèces inféodées, en France, aux milieux tourbeux montagnards - comme Somatochlora arctica qui est présente sur la Réserve - traversent une période défavorable en ce début de 21ème siècle. La cause principale avancée est le changement climatique (Duchamp, 2010). Chapitre II : Méthodologie I. Protocole STELI 1. Origine et objectifs Conformément à l action n 10 du Plan National d Actions en faveur des Odonates, le protocole STELI «Suivi temporel des libellules» doit permettre d évaluer l évolution annuelle des populations pour l ensemble du territoire national français, par l estimation de la probabilité de présence par des séries d inventaires. Elaboré en 2010, puis testé en 2011, le Suivi Temporel des Libellules (STELI) connait sa quatrième année de mise en œuvre, au niveau national. Ce projet co-piloté par le MNHN, le Conservatoire d espaces naturels du Nord et du Pas-de-Calais, l'opie et la SFO s intègre dans le Plan national d'actions (PNA) en faveur des odonates. Le STELI est aujourd hui un observatoire de Vigie-Nature, programme de sciences participatives du Muséum national d Histoire naturelle. 7

17 L objectif du STELI est de suivre l évolution des populations d Odonates à l échelle nationale en s appuyant sur des réseaux d'observateurs volontaires, afin de diagnostiquer les causes de variations. Dans le cadre de ce stage, au sein de la Réserve Naturel des Rochers et Tourbières du Pays de Bitche, l objectif a été de tester ce protocole national sur les sites de la réserve afin d intégrer ce plan national mais aussi de l adapter aux enjeux de la réserve et d évaluer sa pertinence à une échelle plus locale. En effet, jusqu à présent, aucun protocole n était clairement défini, standardisé et précis pour le suivi des odonates sur les sites de la réserve, bien qu une base de données des odonates des sites de la réserve ait été alimentée exhaustivement depuis de nombreuses années. Il paraissait donc nécessaire au conservateur de la réserve, Loïc Duchamp, de s appuyer sur ce protocole national afin d en bénéficier pour le suivi au niveau local. Ce protocole répond à l un des objectifs du plan de gestion de la réserve ( ) qui est de «Mettre en œuvre un suivi annuel des populations d Odonates» (SE37, Plan de gestion , Loïc Duchamp). La mise en place de ce protocole national en 2014 sur la région lorraine, a nécessité une réflexion commune avec le CEN Lorraine et le Parc Naturel Régional des Ballons des Vosges. C est pourquoi, une réunion de travail entre les gestionnaires concernés a eu lieu peu de temps avant le début de ce stage afin de s accorder sur le protocole STELI. 2. Méthode «site occupancy» Pour suivre les populations d odonates à large échelle, il est illusoire de viser l exhaustivité des inventaires d Odonates sur l ensemble du territoire et sur plusieurs années. De même, une simple prospection des espèces ne prend pas en compte la probabilité qu une espèce notée absente n ait en fait pas été détectée alors qu elle était présente sur le site. La détectabilité d une espèce donnée dépend de nombreux paramètres : conditions climatiques, écologie de l espèce (émergence, période de vol ), l efficacité des prospecteurs, la densité de la végétation, etc. Cette détectabilité n étant que très rarement de 100 %, elle conduit systématiquement à une sous-estimation de l occupation réelle des populations sur les sites étudiés Ainsi, le STELI se base sur des données de présence/absence qui seront traitées selon la méthode «site occupancy», développée par MACKENZIE et al. (2006), qui permet d estimer la probabilité de présence d une espèce sur un site en prenant en compte sa détectabilité. Ainsi des modèles statistiques appelés «Occupancy models» ont été développés et ils tirent parti des informations provenant de la répétition des observations sur chaque site pour estimer la détectabilité d une espèce sur un ensemble de sites. La technique statistique est très similaire à celle plus ancienne de l estimation de la taille d une population par la méthode de capture-recapture (WILLIAMS, 2002) mais ne nécessite ici aucun marquage des animaux. En effet, il suffit de noter la présence ou non de l espèce sur un ensemble de sites dans des conditions particulières et de répéter cette opération d échantillonnage dans le temps pour évaluer l évolution des populations en termes de présence. La 8

18 répétition des sessions de prospections (sur le même site et sur d autres) permet d estimer, après traitement dans des logiciels adaptés (PRESENCE), les probabilités de détection et de présence de chaque espèce. Ces estimations de probabilités sont assorties d intervalles de confiance, ce qui permet une comparaison sans équivoque entre différents sites ou années d étude. Enfin, il est possible de tester des corrélations entre ces probabilités de détection et de présence et des variables environnementales qualitatives ou quantitatives. Cette méthode repose sur un principe et une hypothèse importants : - Les sites sont suivis plusieurs fois au cours de chaque session. - Les sites sont considérés comme «clos» au cours d une session, c est-à-dire qu un site occupé reste occupé et qu un site non-occupé reste non-occupé entre deux passages. 3. Méthodologie d échantillonnage Choix du nombre de passages et de sessions Pour répondre aux conditions de cette méthode, le STELI conseille 3 sessions pour le suivi odonatologique : une avant le 15 juin, une entre le 16 juin et le 31 juillet et une après le 1 er août. De plus, au sein de chaque session les passages doivent être répétés 3 fois avec un pas de temps maximum de 15 jours, afin de respecter le principe du «site clos» et de pouvoir intégrer la notion de «détectabilité» de l espèce par des calculs statistiques et donc pour répondre aux conditions de la méthode «site occupancy» (Figure 6). L'observateur choisit une, deux ou trois sessions qu il renouvellera chaque année dans la mesure du possible. Figure 6 : Schéma synthétique expliquant le plan d'échantillonnage du protocole STELI - tutoriel du logiciel PRESENCE - MNHN/CESCO Vigie-Nature - décembre 2013 Dans le cadre de l étude odonatologique sur la réserve, il a été choisi de réaliser les 3 sessions et donc 9 passages en tout sur les sites choisis. En effet, les 3 sessions permettent de couvrir l ensemble des périodes de vol des espèces présentes sur la réserve. Ces différentes espèces ont des périodes d émergence, de reproduction et donc de vol très diverses. Ainsi chaque session permet de suivre un certain cortège d espèce (Figure 7). 9

19 Figure 7 : courbe moyenne d activité des adultes de l ensemble des espèces se développant en plaine au cours de l année, et les périodes de vol de 5 espèces ( Durant la période de ce stage, seule la première session a pu être réalisée avec ainsi 3 passages (les 20 et 28 mai et 3 juin 2014). Choix des sites et description La réserve naturelle qui fait l objet de cette étude présente un grand nombre de sites variés et spécifiques. Il a été choisi d élaborer le protocole sur 8 sites de la réserve. Cependant, pour des raisons pratiques de faisabilité sur le terrain annuellement, ces 8 sites ont été découpés en 2 groupes de 4 sites. Le protocole STELI sera appliqué sur les 4 premiers sites les années paires (2014, 2016, 2018 ) et sur les 4 autres sites les années impaires (2015, 2017, 2019 ). Ceci permet de prendre en compte un plus grand nombre de sites et par ailleurs de diminuer la pression d échantillonnage pour l observateur. Pour garder une certaine cohérence, les 4 sites du premier groupe sont des types d habitats équivalents aux 4 autres sites. En effet, dans ces 2 groupes, on peut compter un étang-tourbière à niveau d eau constant, un étangtourbière à niveau d eau variable, une tourbière et un petit cours d eau. Les 8 sites choisis ont été retenus pour leurs critères d habitats favorables à un certain cortège odonatologique. Durant ce stage, l étude a donc porté sur les 4 premiers sites décrits dans le tableau 2. (Annexes 3 à 6 : Cartographies des habitats des 4 sites suivis pour le STELI, en 2014). Tableau 2 : Description des 4 sites de la RNN retenus pour le protocole STELI Nom du site Superficie Habitats dominants Habitats secondaires Tourbière du Grafenweiher 10,43 ha Tourbières acides à sphaignes Bois tourbeux, ruisseau Etang-tourbière de Lieschbach Etang-tourbière du Kobert- Bas 9,07 ha Etang à niveau d'eau variable 5,29 ha Etang à niveau d'eau constant Tourbières de transition, boisement mixte Tourbières de transition et boisées Bétulaie tourbeuse du Bitscherthal 0,89 ha Petit cours d'eau du Bitscherthal Boisement de Bouleau pubescent 10

20 De plus, des transects des passages du STELI, testés durant ce stage, sur les 4 premiers sites, ont été définis, en fonction de la taille du site et des différents habitats dont ils sont composés. Le transect STELI sur le site de la tourbière du Grafenweiher est le plus long avec environ 780 m (distance estimée par SIG), suivi par le transect de l étang de Lieschbach mesurant environ 670 m, par le transect de l étang de Kobert Bas mesurant 380 m et enfin celui du Bitscherthal représentant environ 300 m. (Annexe 7 à 10 : Cartographies des transects réalisé sur les 4 sites, pour le STELI, en 2014). Pour respecter les conditions du protocole STELI, ces sites doivent rester fixes dans le temps et seront donc géoréférencés. 4. Méthodologie de terrain Météo optimale Afin d obtenir les meilleurs résultats possibles, le choix de la date est nécessaire car il faut pouvoir exercer ce protocole dans des conditions météorologiques optimales (Tableau 3). Tableau 3 : conditions météorologiques optimales pour les relevés d'odonates (sources : tutoriel Protocole STELI, par SFO et MNHN) Effort de recherche Seuls les imagos sont pris en compte dans ce protocole. Les individus ont été capturés à l aide d un filet entomologique (figure 8) quand l observation à vue ou aux jumelles n était pas réalisable ou incertaine. L étang de Lieschbach a été prospecté sur une durée de 2 heures, l etang de Kobert-Bas et la Tourbière de Grafenwheir pendant 1h30 et le petit cours d eau du Bitscherthal pendant environ 30 minutes. Au niveau national, le protocole impose un temps minium de 30 minutes de prospections à adapter en fonction de la taille du site et il est préconisé que l observateur quitte le site quand il estime avoir vu toutes les espèces attendues sur le site. Il est important de noter que le couple «site observateur» est indissociable. La détection des espèces différant d un observateur à l autre, les recensements effectués sur un même site par deux personnes Figure 8 : Capture d'odonates au filet entomologique par M.Trautmann - Etang de Kobert Bas - photo par L.Duchamp - juin 2014 différentes présenteront donc un biais pour évaluer les variations temporelles de l'occupation du site. Dans notre cas, c est le conservateur de la réserve, Loïc Duchamp, qui sera chargé de ce protocole. Cependant, pour des raisons pratiques, les 3 passages réalisés durant ce stage pour la première session STELI a donc 11

21 été réalisé par Loïc Duchamp accompagné de sa stagiaire, Maïté Trautmann. Pour des contraintes de calendriers et de météo, le deuxième passage a été réalisé seulement par Maïté Trautmann. Détermination La détermination des imagos adultes est faite sur le terrain puis les individus sont relâchés immédiatement après la détermination effectuée. Pour réaliser cette détermination à l espèce un ouvrage a été utilisé : DIJKSTRA K.-D.B., LEWINGTON R., Guide des libellules de France et d Europe. Ed. Delachaux & Niestlé. 320 p. Saisie des fiches de relevés et des fiches habitats Les informations sont recueillies sur des fiches de terrain standardisées (Annexe 11 : Fiche de terrain standardisée pour le protocole STELI) et qui précisent plusieurs informations pour chaque passage sur chaque site : - la date, l observateur, le nom du site, l heure du début et de fin du passage, la température, l ensoleillement (% de nuages) et le vent (échelle de Beaufort), - la méthode de capture : par capture ou à vue ou aux jumelles, - l identification de l espèce, - l indice de Présence(1)/Absence(0) et/ou une fourchette d abondance (1/2à 10/11 à 50/>50), - et l indice de reproduction sur le site : comportements d appétence sexuelle, tandems, accouplements, pontes, présence d exuvies, présence de larves. De plus, pour chaque site concerné par le STELI, l observateur doit remplir une fiche «Habitat» standardisée permettant l intégration des co-variables dans le logiciel PRESENCE. Cette fiche habitat doit renseigner sur la description de l habitat «milieux aquatique» dominant puis secondaire, de l habitat «terrestre dominant» puis secondaire et de l activité humaine. Cette description sera à renouveler chaque année. (Annexe 12 et 13 : Fiches habitats standardisées, complétées pour les 4 sites suivis pour le STELI, en 2014.) La fiche habitat et la fiche de saisie des relevés STELI doivent être renvoyées à Julien DABRY, chargé de mission scientifique au CEN Lorraine et coordinateur régional du protocole STELI. Elles seront donc à disposition des animations de programmes locaux (région, département, etc.) données et seront transmises à la SFO pour intégration dans les bases de données nationale et régionale. II. Protocole ciblé : recherche d exuvies d espèces remarquables 1. Objectif Les exuvies traduisent l autochtonie de l espèce. En effet, leur étude permet de juger la reproduction de l espèce sur le site en s affranchissant de la dispersion et la migration dont il faut tenir compte lors de l étude de la dynamique des populations par inventaire des adultes sur site. De plus, la récolte d exuvie permet de mettre en évidence la présence de certaines espèces discrètes, 12

22 difficilement détectables à l état imaginal. Les prélèvements d exuvies sont sans nuisances pour les populations et permettent un contrôle ultérieur en cas de doute. Ainsi, le protocole STELI paraissait insuffisant pour répondre à l objectif du plan de gestion de la réserve qui est de vérifier annuellement la présence des espèces d odonates remarquables, connues sur les sites de la réserve depuis le 19 ème siècle (SE7, Plan de gestion , Loïc Duchamp). De plus, un travail réalisé en 2009 sur la RNN du Pays de Bitche, par une stagiaire, Céline Muzzolini, a constitué en un suivi odonatologique basé sur la récolte d exuvie le long de transects de manière exhaustive. Ce travail a permis de mettre en évidence les périodes d émergences pour chacune des espèces et sur chacun des sites prospectés de la RNN. Cependant, ce travail paraissait assez lourd pour être réalisable annuellement par le conservateur. Il a donc été proposé d élaborer, en plus du protocole STELI qui permet déjà de fournir un monitoring de fond des espèces d Odonates de la RNN, un protocole ciblé de recherche d exuvies sur 6 espèces d odonates remarquables. En effet, ces espèces sont considérées comme rares dans ce territoire, en populations fragiles et/ou très discrètes donc la recherche d exuvie est complémentaire à l observation d imagos. Les 6 espèces concernées sont : Leucorrhinia caudalis, Leucorrhinia dubia, Epitheca bimaculata, Aeschna juncea, Somatochlora arctica et Somatochlora flavomaculata. Il faut noter que le protocole STELI peut être un complément à ce protocole ciblé. En effet, si des imagos de ces espèces remarquables sont contactés ou si des exuvies sont trouvées lors des passages STELI, ces données seront à intégrer dans le protocole ciblé et serviront également de preuves à l autochtonie de ces espèces sur la réserve. 2. Méthodologie d échantillonnage Choix des sites Les sites à prospecter ont été choisis en analysant les lieux de prélèvement des anciens travaux de récolte d exuvies et de suivi des Odonates sur la RNN (tableau 4). Tableau 4 : Sites où les espèces remarquables recherchées ont anciennement été contactées Sites de la RNN Etang-tourbière de Waldeck Tourbière de Grafenweiher Tourbière du Dauenthal Etang-tourbière de Lieschbach Etang-tourbière du Kobert-Haut Etang-tourbière du Kobert-Bas Etang-tourbière de l Erbsenthal Etang de Baerenthal Espèces anciennement contactées E. bimaculata, A. Juncea, L. caudalis, L. dubia juncea, S. arctica, S. flavomaculata juncea, S. arctica E. bimaculata, L. caudalis, L. dubia, S. arctica E. bimaculata, S. arctica, S. flavomaculata E. bimaculata, L. dubia E. bimaculata, S. flavomaculata, L. dubia E. bimaculata 13

23 Choix des dates Les dates durant lesquelles ce protocole devra être appliqué ont été choisies en analysant les périodes d émergences de chaque espèce concernée (tableau 5) : Tableau 5 : Date de recherche des exuvies en fonction des périodes d'émergence des 6 espèces remarquables. Espèce Période d'émergence (Nord) Date recherche exuvies Epitheca bimaculata Leucorrhinia caudalis Leucorrhinia dubia Somatochlora arctica Somatochlora flavomaculata Aeschna juncea début mai à fin mai début mai à fin mai fin avril à début juin fin mai à début juillet mi-mai à fin juin début juin à fin juin ~ 15 mai ~ 15 juin Si toutes les espèces n ont pas été contactées au 15 juin, une date supplémentaire de prospection doit être envisagée début juillet, pour les espèces plus tardives. Pour des contraintes de calendrier et de météo, la recherche d exuvies lors de ce stage a été effectuée les 7 et 27 mai et les 5 et 11 juin Méthodologie de terrain Météo optimale La collecte des exuvies est intéressante après une période chaude et sèche car elle est favorable aux émergences mais également à la présence des exuvies qui disparaissent avec le vent et la pluie. Récolte d exuvies Sur chaque site, les habitats favorables à chaque espèce recherchée sont principalement prospectés (tableau 6) : Tableau 6 : Type d'habitat à prospecter pour la recherche d'exuvie, en fonction de chaque espèce. Espèces recherchées Type d habitat à prospecter Leucorrhinia caudalis Leucorrhinia dubia Epitheca bimaculata Aeschna juncea Somatochlora arctica Somatochlora flavomaculata Bordure des étangs, fossé Zone humide à sphaignes Bordure des étangs Berges Gouilles en milieu tourbeux Zone humide riche en végétation (marais) Sur ces types d habitats, un effort particulier est mené pour trouver ces exuvies mais globalement la recherche est réalisée sur les touffes de végétation, sur les troncs des arbres et sur les phragmites pouvant border les étangs. La recherche étant ciblée sur certaines espèces, les autres exuvies directement déterminées à l espèce et ne correspondant pas aux espèces recherchées ne sont pas récoltées. 14

24 Fourchette d'abondance (1 : 1 individu, 2 : 2 à 10 individus, 3 : 11 à 50 individus, 4 : >50 individus) Détermination La détermination de l espèce à partir de son exuvie est réalisée à l aide de l ouvrage suivant : DOUCET G., 2010 Clé de détermination des exuvies des Odonates de France. Ed. SFO. 64 p. Chapitre III : Résultats et discussion I. Résultats provisoires du protocole STELI 1. Analyse des données d abondances Sur l ensemble des 4 sites, 19 espèces d Odonates ont été recensées pour cette première session du STELI. L ensemble des espèces attendues sur les sites, pour cette période, ont été contactées. Etang-tourbière de Lieschbach passage 1 : 20/05/2014 Passage 2 : 28/05/2014 Passage 3 : 03/06/ Figure 9 : Fourchette d'abondance en fonction de chaque espèce, par passage STELI Session 1, pour le site "Etang-tourbière de Lieschbach" La figure 9 nous permet de constater que, sur ce site, 14 espèces ont été contactées sur les 3 passages effectués pour cette première session de STELI. Le passage 3, datant du 3 juin 2014, a recensé le plus d espèces, avec 12 espèces, par rapport au passage 1 et 2 avec 10 espèces contactées chacun. Cette observation peut être expliquée d une part par la date plus avancée au troisième passage par rapport aux autres et certaines espèces, comme Anax imperator, ne pouvaient pas être contactées plus tôt car les émergences n étaient pas encore visibles lors des 2 premiers passages. D autre part lors du troisième passage, les conditions météorologiques étaient meilleures avec une température et un ensoleillement plus élevé et ceci permet une meilleure observation des odonates. 15

25 Fourchette d'abondance (1 : 1 individu, 2 : 2 à 10 individus, 3 : 11 à 50 individus, 4 : >50 individus) Sur cette étang, pour ce début de saison odonatologique, les espèces les plus représentées semblent être Cordulia aenea, Coenagrion puella, Libellula quadrimaculata et Eryhtroma najas, suivies de près par Pyrrhosoma nymphula qui sont toutes des espèces qualifiées de tolérantes pour leur indifférence face aux différents habitats disponibles. On peut noter également la présence de Leucorrhinia caudalis, espèce remarquable, discrète mais pourtant contactée sur 2 passages, dont la première fois sous forme d émergence (figure 10). Ce site offre une variété d habitats intéressants pour les odonates avec des espèces liés au plan d eau comme Leucorrhinia caudalis mais aussi avec des espèces tyrphophiles (qualifie les relations des animaux avec le milieu tourbeux), comme Coenagrion hastulatum, contactée dans la zone tourbeuse de l étang. Coenagrion hastulatum est donc une espèce directement inféodée aux milieux tourbeux montagnards de France et ses populations dans le Pays de Bitche constituent les plus basses de la région et probablement de France (Plan de gestion , L.Duchamp). Cette espèce contactée avec une fourchette d abondance assez importante durant les 3 passages confirme sa présence sur ce site de la réserve. Figure 10 : C. caudalis femelle, après émergence - Etang de Lieschbach - par M.Trautmann - 07/05/14 Les espèces les moins représentées sont soit inféodées à un autre habitat non présent sur le site comme Calopteryx virgo, présent sur les ruisseaux à proximité de l étang, soit en début de période de vol et donc un peu plus tardive que les autres espèces contactées, tel Orthetrum cancellatum. Tourbière de Grafenweiher Passage 1 : 20/05/2014 Passage 2 : 28/05/2014 Passage 3 : 03/06/ Figure 11 : Fourchette d'abondance en fonction de chaque espèce, par passage STELI Session 1, pour le site " Tourbière de Grafenweiher" 16

26 Fourchette d'abondance (1 : 1 individu, 2 : 2 à 10 individus, 3 : 11 à 50 individus, 4 : >50 individus) Sur la figure 11, on observe sur ce site tourbeux une richesse spécifique de 11 avec, encore une fois, plus d espèces contactées au 3 ème passage (9 sur 11 au total) qu au passage 1 (6 sur 11 au total) et 2 (8 sur 11 au total), probablement en raison de la date plus tardive et d une meilleure météo. Les espèces tolérantes, telles que Libellula quadrimaculata et Pyrrhosoma nymphula sont encore bien représentées. Cependant, on note la forte abondance de Calopetryx virgo et Calopteryx splendens sur les 3 passages en raison de la présence sur ce site du ruisseau de Rothenbach. De plus, il faut noter la présence de Somatochlora arctica, espèce montagnarde tyrphobionte, en faible population (Plan de gestion , L.Duchamp), mais qui a tout de même été contactée lors du premier et du troisième passage (figure 12). Coenagrion hastulatum, espèce pourtant tyrphophile, n a été contacté qu à un seul passage. De plus, cette espèce n avait pas été contactée sur ce site depuis 1991 par G.Jaquemin. Anax imperator et Orthetrum cancellatum ont été contactés sur l habitat «Tourbière à Molinie bleue et buttes de sphaignes». Ce site est donc particulièrement doté d une variété d habitats permettant à des espèces à exigences différentes de se retrouver sur un même territoire. Etang-tourbière du Kobert-Bas 4 Figure 12 : S. arctica piégée dans Drosera - Tourbière du Grafenweiher - par M.Trautmann - STELI du 28/05/ Passage 1 : 20/05/2014 Passage 2 : 28/05/2014 Passage 3 : 03/06/ Figure 13 : Fourchette d'abondance en fonction de chaque espèce, par passage STELI Session 1, pour le site "Etang-tourbière de Kobert-Bas" 17

27 Fourchette d'abondance (1 : 1 individu, 2 : 2 à 10 individus, 3 : 11 à 50 individus, 4 : >50 individus) Sur cette figure 13, on observe que les 3 passages réalisés sur ce site ont permis de contacter 12 espèces au total avec 10 espèces contactées pour le troisième passage contre 8 espèces contactées pour les passages 1 et 2. Les espèces d Odonates qui semblent les plus représentées sont les espèces tolérantes telles que : Cordulia aenea, Coenagrion puella, Erythroma najas, Libellula quadrimaculta et Pyrrhosoma nymphula. De plus, on constate, comme pour l étang de Lieschbach, la forte présence de Coenagrion hastulatum, espèce tyrphopile, contactée durant les 3 passages avec de fortes abondances (de 11 à 50 et >50) sur la zone tourbeuse de l étang (figure 14). Anax parthenope n a été contacté qu une seule fois et seulement pour 1 individu en vol sur l étang lors du premier passage. Il n a pas été capturé et donc déterminé aux jumelles. Cette espèce n avait jamais fait l objet d une observation sur la RNN auparavant et cet individu observé semble donc n être qu un migrateur. Cependant, une confusion avec un Anax imperator immature est possible. En effet, Anax parthenope est plus répandu en zone méditerranéenne mais son aire de répartition s étend vers le nord depuis les années Il est cependant régulièrement observé en plaine d Alsace où sa reproduction y est confirmée. Cependant, bien que des observations de cet Anax se soient succédées en Lorraine, sur le lac de la Madine (sud-ouest de Metz, en Meuse), dans le Territoire de Belfort, en Champagne-Ardennes et en Belgique, sa reproduction est encore incertaine dans ces régions (GUEROLD, BOUDOT, JACQUEMIN, 2001). Ruisseau du Bitscherthal 4 Figure 14 : C. hastulatum - Etang de Kobet Bas - par M.Trautmann - STELI du 20/05/ Passage 1 : 20/05/2014 Passage 2 : 28/05/2014 Passage 3 : 03/06/ C. boltonii C. virgo P. pennipes Figure 15: Fourchette d'abondance en fonction de chaque espèce, par passage STELI Session 1, pour le site "Ruisseau du Bitscherthal" Ce site, représentant un petit ruisseau de fond de vallée, a permis de mettre en évidence la présence de 3 espèces au total avec aucune espèce contactée au premier passage (figure 15). Cependant, lors du 18

28 premier passage STELI, une exuvie de Cordulegastre boltonii a été trouvée sur les berges du ruisseau. Lors du deuxième passage, 2 individus de Cordulegastre boltonii ont été contactés (figure 16). Cette Figure 16 : C. boltonii - ruisseau du Bitscherthal par M. Trautmann - STELI du 20/05/14 faible. espèce est typique des petits ruisseaux sableux en forêt en bordure. Calopteryx virgo, aussi inféodé aux petits ruisseaux forestiers, a également été contacté lors des deux derniers passages ainsi que Platycnemis pennipes lors du dernier passage. Cette espèce fréquente habituellement les ruisseaux mais peut-être observé également sur des lacs, étangs ou autres types d habitats humides. Ce site est donc radicalement différent des 3 autres sites par son type d habitat qu est le ruisseau, par sa surface qui est beaucoup plus petite et par sa richesse spécifique observée qui est nettement plus Cependant, ce site permet de mettre en évidence la présence de Cordulegaster boltonii qui n a pas été contacté sur les autres sites, bien qu il puisse être observé sur le ruisseau du Rothenbach sur le site de la tourbière du Grafenweiher. 2. Analyse des données de présence/absence Présentation du logiciel PRESENCE Le logiciel PRESENCE a été utilisé lors de ce stage pour le traitement statistique des résultats obtenus. Ainsi, les données de présence/absence, par espèce, sont dans un premier temps configurées sous le tableur Excel puis importées dans le logiciel PRESENCE. Une fois l intégration des données de présence/absence pour une espèce réalisée, il s agit de choisir un modèle statistique permettant de fournir au mieux la probabilité d occupation de l espèce et sa probabilité de détection. Différents modèles statistiques prédéfinis sont disponibles sur le logiciel. Pour cette étude il a été choisi le modèle «Single-season» qui est basé sur les données de présence/absence pour une seule session de STELI. Ensuite ce modèle a été testé avec une probabilité de détection qui change d un passage à l autre (conditions de relevés différentes) ou qui reste constante (conditions de relevés identiques). Après avoir validé chaque modèle, le logiciel fournit une valeur de l AIC («Akaike Information Criteria») qui mesure la qualité d un modèle statistique. La comparaison des modèles entre eux est basée sur cet estimateur numérique issu des modèles de théorie sur l information. L AIC calcule le rapport entre la complexité du modèle (nombre de paramètres mis en jeu) et sa précision. C est le principe de parcimonie, c est-à-dire d expliquer le mieux possible avec le moins possible. Ainsi, des deux modèles ci-dessus, nous retenons celui dont l AIC est le plus petit, c'est-à-dire le modèle «Single-season» avec une probabilité de détection constante entre les trois passages de cette première session réalisée. 19

29 Analyse des résultats du logiciel PRESENCE Ainsi, une fois les paramètres définis et le modèle choisi le logiciel fournit les probabilités de présence (psi) et de détection (p1) de chaque espèce contactée ainsi que les intervalles de confiance associées à ces valeurs. Les résultats obtenus sont synthétisés dans le tableau 7, page suivante. Avant de s intéresser aux probabilités obtenues on peut noter que les intervalles de confiance sont très larges et donc les probabilités peuvent être très incertaines. Ensuite, en analysant les probabilités de présence (psi ou probabilité d occupation des sites), espèce par espèce, on constate que les espèces estimées fortement présentes sur les sites de la Réserve (psi >0.75) sont C. puella, C. virgo, E. najas, L. quadrimaculata, P. nymphula et A. imperator. Ensuite les espèces d Odonates estimées bien présentes sur les 4 sites de la Réserve (0.75>psi>0.50) sont C. aenea, E. cyathigerum, I. elegans, O. cancellatum, P. pennipes et S. fusca. En effet, ces espèces d Odonates sont dites tolérantes et donc peu exigeantes face aux différents types de milieux présents sur les 4 sites étudiés (étang, tourbière ou ruisseau). Enfin, les espèces estimées les moins présentes (psi <0,50) sont C. splendens, L. caudalis et S. arctica. Ceci semble cohérent dans la mesure où L. caudalis et S. arctica sont des espèces dont leurs populations sont déjà estimées fragiles sur la Réserve. Pour C. splendens, de la même manière, sa présence reste exclusive au site du Grafenweiher. En analysant les probabilités de détection de chaque espèce, on constate que les espèces qui sont estimées les plus détectables (p1 > 0.75) sont C. aenea, C. splendens, C. puella, E. najas, L. quadrimaculata, P. nymphula et S. fusca. Les espèces estimées moyennement détectables (0.75>p1>0.50) semblent être C. virgo, E. cyathigerum, L. caudalis, O. cancellatum, et S. arctica. Les espèces estimées les moins détectables (p1<0.50) semblent être I. elegans, P. pennipes et A. imperator. Pour I. elegans et P. pennipes, ces résultats semblent cohérents dans la mesure où sur le terrain ces espèces sont en effet peu rencontrées en comparaison à l ensemble des autres espèces contactées. On peut constater que les espèces avec les probabilités de présence les plus faibles ne sont pas forcément les espèces les moins détectables comme pour C. splendens avec une faible probabilité de présence mais une forte probabilité de détection. Pour C. boltonii, L. depressa et A. parthenope, on constate que la différence entre l occupation naïve (proportion de sites où l espèce a été contactée au moins une fois) et psi est très importante alors que ces deux valeurs sont censées être assez proches. Pour ces 3 espèces, leur probabilité de présence est de 1,0 et leur probabilité de détection est très faible (0,0833). Pourtant, ces espèces ayant été vues qu une seule fois et sur un seul site, ces estimations semblent peu cohérentes. 20

30 Tableau 7: Résultats du protocole STELI obtenus avec le logiciel PRESENCE 6.4 (psi : probabilité de présence ou probabilité d occupation des sites, p1 : probabilité de détection, IC : intervalle de confiance) Especes AIC (p constant) occupation naïve psi 95 % IC P1 95 % IC L. depressa A. imperator C. virgo C. boltonii A. parthenope C. puella E. najas L. quadrimaculata P. nymphula I. elegans C. hastulatum P. pennipes O. cancellatum E. cyathigerum S. fusca C. aenea L. caudalis C. splendens S. arctica Test de puissance : logiciel SODA L idéal pour toute étude sur la biodiversité serait de savoir avec certitude quelle espèce est présente ou absente et de connaitre exactement les données quantitatives des populations d espèces. Cependant, pour des raisons pratiques et techniques évidentes il est impossible d obtenir ces données exactes. Ainsi, le protocole STELI permet de calculer des probabilités de présence et de détection des espèces d Odonates contactées sur les sites suivis mais ces probabilités dépendent fortement du plan d échantillonnage élaboré. En effet, en théorie, plus l échantillonnage est grand plus on se rapproche de la réalité et inversement. L objectif est donc de tester si le plan d échantillonnage réalisé pour le protocole STELI (4 sites aves 9 passages par sites) est suffisant pour estimer correctement les probabilités de présence et de détection. Afin d évaluer le plan d échantillonnage pour cette étude, un test de puissance a été réalisé qui est basé sur l estimation de la variance. La variance est une dispersion des valeurs autour d une moyenne. Plus cette variance est grande plus cela décrit une incertitude. Ainsi, la variance quantifie l incertitude autour de la moyenne. Ce test de puissance a été réalisé à l aide du logiciel SODA et de son tutoriel conçu par le MNHN. Ce tutoriel ainsi que son logiciel ont été fournis durant ce stage par Julien DABRY, coordinateur et référent de l animation du PNA Odonates en Lorraine. 21

31 Pour obtenir les résultats, il faut dans un premier temps renseigner quelques paramètres au logiciel SODA (figure 17): - les probabilités de présence («psi») et de détection («p») d une espèce d Odonate (les probabilités peuvent être prises dans le bilan annuel national du protocole STELI). -le nombre de sites suivis («sites»). -le nombre de passages par sites réalisés («replicate»). Le logiciel fournit ensuite un nuage de point qui nous donne une indication sur la précision des données qui seront récoltées selon les paramètres rentrés précédemment. Si ce nuage de point est compact, comme sur la figure 16, la précision est bonne. S il est très lâche, les biais seront importants et donc les probabilités estimées ne seront pas corrects. Le test a donc été réalisé pour chaque espèce contactée lors de cette première session de STELI, en prenant en compte les probabilités de présence et de détection obtenues au niveau nationale et le plan d échantillonnage, composé de 4 sites aves 9 passages. Ce présent rapport présentera, en figure 18, les résultats obtenus pour Coenagrion puella, avec une probabilité de présence de 0,79 et une probabilité de détection de 0,74, estimée nationalement. Figure 17 : exemple de résultats positifs obtenus dans le tutoriel d'utilisation du logiciel SODA - MNHN - décembre 2013 Figure 18 : Résultat obtenu du test de puissance pour Coenagrion puella avec 4 sites et 9 passages -logiciel SODA On constate qu avec 4 sites et 9 passages, pour des probabilités de présence et de détection assez fortes, le nuage de point semble peu compact. Ce nuage de point assez lâche témoigne d une incertitude plutôt élevée et donc indique que les estimations de psi et de p obtenues pour cette première session du STELI sur la réserve sont très incertaines. De plus, on peut constater que la somme des variances de psi et de p (indiquée dans le bas de la figure 18 par la flèche) qui est de 0,0482 alors que, dans l exemple positif, fourni par le tutoriel (figure 17) ce chiffre est de 0,0029. En statistique, une différence aussi importante entre les centièmes et les millièmes est significative. Ainsi, en plus du nuage de point, cette valeur nous 22

32 indique que les variances sont trop étendues par rapport à ce qui est attendu pour obtenir des estimations correctes des probabilités de psi et de p. Ceci vient confirmer les incohérences relevées lors de l interprétation des résultats du logiciel PRESENCE, au paragraphe «Analyse des résultats du logiciel PRESENCE» (Chapitre 3, I, 2.) Les résultats obtenus pour les autres espèces étant sensiblement identiques ou avec un nuage de point encore plus «lâche», seul celui de Coenagrion puella est présenté dans cette analyse. En effet, si le plan d échantillonnage n est pas suffisant avec des probabilités de présence et de détection aussi fortes que celles de Coenagrion puella, il n en sera que moins pour les autres espèces avec des probabilités psi et p plus faibles. Un test réalisé dans les mêmes conditions que précédemment mais avec un nombre de sites de 10, au lieu de 4, nous permet d obtenir un nuage de point beaucoup plus compact et une somme des variances de psi et de p beaucoup plus faible (figure 19). A partir de 10 sites suivis, en gardant 9 passages par site, le test de puissance semble indiqué que le plan d échantillonnage serait plus efficace. Figure 19 : Résultat du test de puissance pour Coenagrion puella avec 10 sites au lieu de 4 - logiciel SODA Ainsi on comprend que le plan d échantillonnage testé lors de ce stage, composé de 4 sites avec 9 passages par site, semble insuffisant pour estimer au mieux les probabilités de présence et de détection de chaque espèce sur la réserve. II. Résultats du protocole ciblé «espèces remarquables» La recherche d exuvie durant ce stage et selon le protocole proposé a permis de confirmer l autochtonie sur la RNN en 2014 de 4 espèces sur les 6 espèces remarquables recherchées : Leucorrhinia caudalis, Epitheca Bimaculata, Somatochlora arctica et Somatochlora flavomaculata (tableau 8, page suivante). De plus, après cette première campagne de ce protocole, des cartes localisant les lieux où les exuvies de chaque espèce remarquable ont été trouvées ont été générées afin d améliorer et de faciliter leur recherche pour les années à venir. Ces cartes devront donc être complétées d années en années. Les sites de la RNN concernés par cette cartographie sont les étangs de Lieschbach, de Waldeck, de Kobert-Haut et de Baerenthal ainsi que les tourbières de Grafenweiher et du Dauenthal. (Annexes 14 à 18 : Cartographies de localisation des récoltes d exuvies d espèces remarquables sur les 5 sites de la RNN concernés). 23