Indices biotiques

Courbes théoriques

Rang

1 2 3 4 5 10 15 20

Fréquences relatives (%)

0.10 1.00 10.00 100.00

1

2

3

Figure 20 : Diagramme rang-fréquence. Courbes théoriques des trois stades écologiques

ont été proposés (Warwick, 1986 ; Simboura & Zenetos, 1992 ; Borja et al., 2000 ; Grall &

Glémarec, 2003 ; Rosenberg et al., 2004 ; Dauvin & Ruellet, sous presse ; Flaten et al., sous presse).

IE2C

L’Indice de l’Evaluation de l’Endofaune Côtière (I2EC) (Grall & Glémarec, 2003) se fonde sur la distinction au sein de la macrofaune de cinq groupes d’espèces plus ou moins sensible à la teneur en matière organique et en oxygène (Tableau 5). Chaque espèce est ainsi affectée à un groupe écologique en fonction de sa sensibilité au gradient croissant de stress environnemental. Cette méthode des groupes écologiques a été mise au point par Hily (1984), et reprise par Borja et al. (2000) pour l’indice AMBI.

Tableau 5 : Groupes écologiques de polluo-sensibilités différentes (d’après Hily, 1984)

Groupe Type d’espèces Caractéristiques Groupes trophiques

I sensibles à une hypertrophisation

- largement dominantes en conditions normales

- disparaissent les premières lors de l’enrichissement du milieu.

- dernières à se réinstaller

- suspensivores, carnivores sélectifs, quelques déposivores tubicoles de subsurface

II Indifférentes à une

hypertrophisation - espèces peu influencées par une augmentation

de la quantité de MO - carnivores et

nécrophages peu sélectifs

III Tolérantes à une hypertrophisation

- naturellement présentes dans les vases, mais, leur prolifération étant stimulée par

l’enrichissement du milieu, elles sont le signe d’un déséquilibre du système

- déposivores tubicoles de surface profitant du film superficiel chargé

de MO IV Opportunistes de

second ordre

- cycle de vie court (souvent <1 an) proliférant dans les sédiments réduits

- déposivores de subsurface V Opportunistes de

premier ordre

- prolifèrent dans les sédiments réduits sur

l’ensemble de leur épaisseur jusqu’à la surface - déposivores

Les auteurs conseillent de combiner l’utilisation des groupes écologiques avec des mesures de paramètres biologiques essentiels ; il s’agit de l’abondance, de la richesse spécifique, des indices de diversité de Shannon-Weaver et l’indice d’équitabilité de Pielou. La définition de l’I2EC d’un site repose sur des valeurs seuils (20, 40 %) pour les parts

puisqu’il traduit les réponses de l’endofaune aux perturbations variées que subit l’écosystème côtier. Il a été appliqué avec succès le long des côtes bretonnes et de la Manche (Grall &

Glémarec, 2003 ; Grall et al., 2003). Une extension à une échelle géographique plus large nécessitera une calibration concernant l’appartenance des espèces aux différents groupes écologiques.

Tableau 6 : Pourcentages des différents groupes écologiques définissant les indices de valeur paire et l’état de santé du milieu d’après Grall & Glémarec (2003)

I2EC Groupes

écologiques 0 2 4 6

I > 40 20-40 < 20 - III 20-40 > 40 20-40 < 20 IV < 20 < 20 > 40 20-40

V - - - > 40

Etat de santé du

milieu Normal Enrichi Dégradé Fortement dégradé

AMBI et M-AMBI

Borja et al. (2000) proposent un indice biotique marin (AMBI) pour établir la qualité écologique du benthos sur substrat meuble pour les estuaires européens, et l’environnement côtier. Cet indice est basé sur le paradigme de Pearson & Rosenberg (1978), qui prend en compte l’influence de l’enrichissement en matière organique pour les communautés benthiques. Les espèces doivent être classées en 5 groupes écologiques (Glémarec & Hily, 1981 ; Hily, 1984 ; Grall & Glémarec, 1997 ; Borja et al., 2004b) (Tableau 5). La proportion d’abondance d’individus dans les 5 groupes écologiques, est en relation avec la sensibilité/tolérance envers un gradient de stress environnemental (Borja et al., 2000). La

biotique (BC) représentant la qualité des conditions benthiques dans des rangs de 0 (non pollué) à 7 (extrêmement pollué) (Hily, 1984 ; Majeed, 1987) (Tableau 5) selon la formule :

AMBI= [(0 * %GI) + (1,5 * %GII) + (3 * %GIII) + (4,5 * GIV) + (6 * %GV)] / 100 L’indice AMBI peut être calculé au moyen d’un logiciel disponible sur le site de l’AZTI-tecnalia (Borja & Muxika, 2005b). Ce logiciel fournit les résultats et les interprétations en terme de qualité écologique.

Cet indice possède aussi l’avantage d’avoir été validé dans de nombreux sites européens (Borja et al., 2003a ; Borja et al., 2003b ; Gorostiaga et al., 2004 ; Salas et al., 2004 ; Borja & Muxika, 2005a ; Muniz et al., 2005 ; Muxika et al., 2005 ; Reiss & Kröncke, 2005 ; Albayrak et al., 2006 ; Borja et al., 2006 ; Carvalho et al., sous presse ; Dauvin &

Ruellet, sous presse ; Dauvin et al., sous presse ; Flaten et al., sous presse ; Zettler et al., sous presse) et d’être intercalibré avec d’autres indices biotiques (Borja et al., sous presse). Borja et al. (2004b) suggèrent l’utilisation de l’analyse factorielle (AF) en complément de l’AMBI pour déterminer la qualité écologique d’un site. L’analyse factorielle permet la recherche d’un indice absolu, avec la définition de conditions de références quelles que soient les variables environnementales. Ainsi, Muxika et al. (sous presse) combinent l’abondance spécifique, l’indice de Shannon-Wiener et l’AMBI avec des analyses multivariées (analyse multifactorielle et analyse discrimante) pour proposer une amélioration de l’indice AMBI. Le nouvel indice, appelé M-AMBI, est un indice encore plus performant pour déterminer la qualité écologique d’un site (Muxika et al., sous presse). Ce nouvel indice est disponible dans la version 4.0 du logiciel AMBI qui calcule à la fois l’indice AMBI et l’indice M-AMBI.

Bentix

Le Biological Benthic Index (Bentix) (Simboura & Zenetos, 1992) est une variante simplifiée de l’indice AMBI. Il ne considère que deux groupes écologiques avec les espèces

V dans un même groupe. Il est validé dans de nombreux sites européens (Albayrak et al., 2006 ; Dauvin & Ruellet, sous presse ; Dauvin et al., sous presse ; Simboura et al., sous presse ; Simboura & Reizopoulou, sous presse). Cet indice possède un pouvoir discriminant inférieur à l’indice M-AMBI et il est principalement adapté aux écosystèmes côtiers méditerranéens qui ont une forte biodiversité (Dauvin et al., sous presse).

BQI

Le Benthic Quality Index (BQI) (Rosenberg et al., 2004) se base sur l’attribution à chaque espèce d’un taux de sensibilité à la pollution. Ce taux de sensibilité est obtenu en considérant la répartition des espèces sur un gradient de stations non perturbées à perturbées.

A une faible richesse spécifique correspond une perturbation maximale et à une richesse spécifique importante correspond un état non perturbé. La valeur de tolérance d’une espèce est donnée à partir de la répartition de l’espèce selon l’indice de diversité (ES50). Il a été appliqué dans plusieurs sites européens (Reiss & Kröncke, 2005 ; Labrune et al., 2006 ; Dauvin et al., sous presse ; Zettler et al., sous presse). L’avantage de cet indice est que l’attribution du taux de sensibilité d’une espèce est spécifique et objectif. La mise en place est assez lourde puisqu’il faut par conséquent déterminer la sensibilité de chaque espèce rencontrée et posséder un grand nombre d’échantillons pour obtenir des valeurs pertinentes.

BOPA

Le Benthic Opportunistic Polychaetes Amphipods index (BOPA) (Dauvin & Ruellet, sous presse) est une amélioration du ratio polychètes opportunistes / amphipodes décrit par Gesteira & Dauvin (2000). Il est relié à l’indice AMBI, puisque tous les amphipodes (excepté le genre Jassa) font partie du groupe écologique I et les polychètes des groupes écologiques

différents groupes écologiques est réduit par rapport aux indices AMBI et BENTIX mais cet indice est seulement applicable aux communautés benthiques des sédiments meubles des côtes de la Manche (Dauvin & Ruellet, sous presse). Il a été validé avec succès par son auteur dans divers sites des côtes du nord de la France (Dauvin & Ruellet, sous presse ; Dauvin et al., sous presse).

CDI

Le Community Disturbance Index (CDI) (Flaten et al., sous presse) est basé sur la modélisation de conditions de référence représentant les variations naturelles des communautés. Les déviations par rapport à ce modèle multivarié sont normalisées et sont utilisées comme des indices de stress des communautés benthiques. La limite supérieure du modèle est fixée à 1,0. Les échantillons qui ont un indice CDI inférieur à 1,0 sont « dans » les limites du modèle. Le site est qualifié de non-pollué et l’assemblage des espèces correspond aux échantillons de référence. Les échantillons qui ont un indice CDI supérieure à 1,0 sont

« hors » des limites du modèle et caractérisent un site pollué dont l’assemblage des espèces ne correspond pas aux variations naturelles décrites par le modèle.

ABC

L’indice Abundance-Biomass Comparison (ABC) (Warwick, 1986 ; Warwick &

Clarke, 1994) repose sur la comparaison des courbes d’abondance et de biomasse des espèces (courbes de k-dominance). Les courbes de k-dominance sont réalisées avec les espèces classées par ordre décroissant d’importance selon l’axe x (en échelle logarithmique) et le pourcentage correspondant pour chaque espèce selon l’axe y. L’allure des courbes d’abondance et de biomasse détermine la qualité écologique des sites (Fig. 21). Cet indice a été testé par Dauer et al. (1993) qui rapportent qu’il est sensible aux espèces rares et aux

recrutements importants de petits individus provoquant des biais dans la classification en site pollué ou non-pollué.

Figure 21 : Courbe de k-dominance théorique en fonction des abondances et des biomasses des espèces, et classification des sites correspondante selon Warwick (1986)

Au regard des intercalibrations existantes, les classifications déduites des différents indices actuellement utilisé sont similaires (Borja et al., sous presse). Les sédiments fins sont ceux qui portent le plus à divergence du fait de leur enrichissement naturel en matière organique et ainsi à la présence d’espèces tolérantes. En considérant l’ergonomie, la facilité de mise en œuvre et la pertinence, l’indice AMBI et l’indice M-AMBI sont ceux qui ont été utilisés dans cette étude. Des applications nombreuses dans divers sites européens de cet indice permettent des comparaisons intersites faciles. Il convient toutefois de combiner à l’application de ces indices une prise en compte des paramètres environnementaux pour valider la classification des sites.