Méthodes et outils d analyse spatiale des habitats aquatiques fluviaux : vers une aide à la décision pour la restauration des habitats piscicoles

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1 Méthodes et outils d analyse spatiale des habitats aquatiques fluviaux : vers une aide à la décision pour la restauration des habitats piscicoles Céline LE PICHON 1, Guillaume GORGES 1, Jacques BAUDRY 2, Thierry FAURE 3 et Hugues BOUSSARD 2 (1) Cemagref HBAN, Parc de Tourvoie, BP44, Antony, France (2) INRA SAD Armorique, 65 route de St-Brieuc, CS84215, Rennes, France (3) Cemagref LISC, Aubière, France

2 Contexte Pressions humaines sur les cours d eau Les aménagements humains réduisent la connectivité hydraulique et altèrent les habitats (navigation, extraction de granulats, barrages réservoirs etc ) Le cycle de vie des poissons nécessite une mosaïque d habitats vitaux interconnectés Reproduction La restauration de la continuité l incubation biologique des de la Seine, la libre circulation oeufs Alimentation piscicole et le bon état écologique sont des enjeux des schémas d aménagement régionaux Protection Migrations et locaux saisonnières (Schéma Mosaïque Directeur d habitat Vocation Piscicole) Habitat refuge offrant de bonnes et européen (Directive Cadre Européenne Eau) contre les conditions environnementales ou la prédation Habitat favorable à la ponte et à Mouvements journaliers conditions de croissance Habitat 1 Habitat 2 La restauration de la structure physique manque de méthodes d évaluation de sa qualité et d une prise en compte de la structure spatiale des habitats Habitat 3

3 problématique Etude du lien entre la structure spatiale de l habitat et la distribution des poissons Objectifs Approche opérationnelle Des méthodes et des outils pour quantifier la structure spatiale et la connectivité des habitats Démarche Représenter les habitats piscicoles Adapter des métriques et méthodes d analyse spatiale issues de l écologie du paysage Tester leurs capacités à détecter la variabilité temporelle et spatiale Tester leurs capacités à expliquer la distribution des poissons Du paysage... au paysage sub-aquatique...

4 Représentation du «paysage» Mise en œuvre à l aide de l outil l SIG Relévés de terrain GPS Couches SIG Ripisylve Embâcles Substrat Vitesse du courant 70m 3 /s Hauteur d eau 70m 3 /s Milieux annexes 70m 3/ s Vitesse du courant 38m 3 /s Hauteur d eau 38m 3 /s Milieux annexes 38m 3 /s Imagerie aérienne P r é f é r e n c e s d h a b i t a t s Barbus barbus Chondrostoma nasus Chenal/annexes Habitat de repos Chenal/annexes Habitat d alimentation Chenal/annexes Frayère 200m 200m 200m Habitat de repos/nourricerie 70 m 3 /s Habitat d alimentation 70 m 3 /s (0,2 m/s < V < 1 m/s; D < 1 m sable/gravier, gravier) Habitat de reproduction 70 m 3 /s

5 Représentation du «paysage» Habitats vitaux quotidiens Habitat d alimentation Habitat de repos Autres milieux Bief naturel (70 m 3 /s) quotidiens dans deux biefs de la Seine en amont de Paris Barbus barbus 1 km Chondrostoma nasus Bief aménagé (80 m 3 /s) Partie rectifiée

6 Méthodes et outils Calcul de distances dans un corridor orienté: Un logiciel d analyse de la connectivité en cours d eau: ANAQUALAND m B La distance fonctionnelle «écologique»: intégrer la résistance des milieux traversés à l aide de la Résistance Cumulée Minimale (RCM) Knaapen et al. (1992) A d hydro Surface en eau Île Habitat d alimentation Habitat de repos Sens du courant B d fonc = RCM(A, B) = min r(x)dx chemins possibles A d fonc

7 Méthodes et outils Quantifier la fragmentation Indice de proximité (adapté de Gustafson et Parker, 1994) : Degré d isolement spatial d une tache d habitat H j pour un rayon de recherche donné. H js Paysage terrestre P X ( H j ) = n s= 1 Adapter au cours d eau : distance hydrographique et distance de recherche Aire ( H ( D ) js 2 js ) H js H js H js D js D js H j Rayon de recherche Indice de proximité moyen : degré de fragmentation de l habitat H P X ( H ) = i n j= 1 s= 1 Aire( H Ni ( ) D js 2 js )

8 Méthodes et outils log(indice de proximité+1) Fragmentation des habitats vitaux log(indice de proximité +1) 2,5 2,5 2,0 2,0 1,5 1,5 1,0 0,5 Habitat de frayère Habitat d'alimentation Naturel 38 m 3 /s Naturel 70 m 3 /s Aménagé 80 m 3 /s Fragmentation croissante 0, Distance de recherche (m) Distance de recherche (m)

9 Méthodes et outils Cartographie des aires d activités journalières: méthode des fenêtres glissantes (CHLOE( 3.1) Cartes des habitats journaliers du barbeau fluviatile et du hotu 200m Analyse en fenêtre glissante Proportion d habitat dans une fenêtre carrée (côté 120 m) Carte des aires d activités journalières Repos 1% (144m²) et Alimentation 2% (288 m²) Chenal/annexes Habitat de repos Proportion d habitat(%) Somme Chenal/annexes Habitat d alimentation Analyse en fenêtre glissante Proportion d habitat(%) Chenal/annexes Aires d activités

10 Méthodes et outils Aires d activités journalières potentielles du barbeau et hotu dans deux biefs de la Seine Chenal, annexes, bras morts et gravières Aire d activités journalières Bief naturel (70m 3 /s) 36% de la surface mouillée, 40 aires 1 km Bief aménagé (80 m 3 /s) Restauration des habitats d alimentation 9% de la surface mouillée, 10 aires

11 Enseignements méthodologiques Atouts: contribution à la restauration des habitats piscicoles Métriques de qualité locale ou globale d un habitat vital Cartes de visualisation de la structure spatiale des habitats et de la connectivité globale d un secteur Outils logiciels : Anaqualand 2.0 et Chloé 3.1 Permettant : Identifier l habitat vital limitant Servir de base à un modèle spatialement explicite de dynamique de population basé sur l habitat Préserver les taches d habitat vital de qualité Hiérarchiser les secteurs à restaurer Tester des scénarios Tache d habitat d alimentation restaurée

12 Enseignements méthodologiques Limites théoriques et techniques Connaissances requises sur les espèces étudiés: le cycle de vie, les préférences d habitats vitaux, l amplitude et les comportements de mouvements des espèces Données de base cartographiques haute résolution: Disponibilité en milieu d eau courante, notamment grand fleuve profond et turbide, de la bathymétrie, modélisation de la vitesse de courant, substrat de fond etc... Représentation de la dynamique temporelle Méthodes d échantillonnage pour valider biologiquement les métriques et méthodes d analyse spatiale.

13 Merci de votre attention