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Impact du réchauffement climatique sur la distribution spatiale des ressources halieutiques le long du littoral français: observations et scénarios

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par Sylvain Lenoir
Université Lille 1 Science - Doctorat 2011
  

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3. Modèles d'habitats

Les grands enjeux actuels que sont la conservation d'espèces en danger d'extinction (Araújo et al., 2005; Sanchez-Cordero et al., 2005; Brook et al., 2009), les problèmes liés à l'invasion d'espèces exotiques (Peterson, 2003; Peterson et al., 2008), ou encore la conservation de la biodiversité (Martínez-Meyers et al., 2004; Sanchez-Cordero et al., 2005; Hirzel et al., 2006), nécessitent des outils d'aides à la décision et à la prévision des changements susceptibles de survenir au sein de l'écosystème marin. Ces outils numériques se retrouvent sous les termes équivalents de modèle d'habitat, modèle de niche écologique, ou modèle de distribution spatiale.

Bien que différant de par leur nom ou par la procédure numérique qu'ils utilisent, les modèles d'habitats fonctionnent sur un principe simple et commun : en partant de la distribution connue d'une espèce, ils modélisent la niche écologique potentielle dans le sens que lui confère Hutchinson (1957), permettant ensuite de projeter cette niche dans un espace géographique. Les enveloppes environnementales testées peuvent provenir d'aires géographiques appartenant au passé (Bigg et al., 2008) ou au présent (Hilbert & Ostendorf, 2001; Cheung et al., 2008b), permettant ainsi d'évaluer et de calibrer les modèles. Elles peuvent également représenter un environnement futur potentiel. Dans ce cas, ce sont des scénarios d'évolution du climat qui sont utilisés pour déterminer quelle pourra être à l'avenir, la distribution spatiale des espèces.

Trois grandes familles de modèles se distinguent : (1) les modèles basés sur des données d'abondance ; (2) les modèles basés sur la présence et l'absence ; (3) les modèles basés uniquement sur des données de présence.

Lorsque des données d'abondance ou de présence et d'absence sont disponibles pour estimer la niche, il est possible d'utiliser des modèles régressifs (Guisan et al., 2002) tels que les modèles linéaires généralisés (GLM ; McCullagh & Nelder, 1983), les modèles additifs généralisés (GAM ; Hastie & Tibshirani, 1990), les méthodes utilisant des modèles de réseaux de neurones artificiel (ANN ; Mastrorillo et al., 1997), ou encore, les arbres de classification et de régression (CART ; Thuiller, 2003 ; Thuiller et al., 2003). Néanmoins, ces techniques requièrent obligatoirement des variables quantitatives ou binaires (présence et absence). Cette contrainte réduit le champ d'utilisation de ces modèles. En effet, dans le milieu marin, les certitudes à très grande échelle sur l'absence d'une espèce sont rares. Dans ce cas, il convient d'utiliser des modèles basés uniquement sur la présence pour prédire, à partir de leur niche potentielle, la répartition géographique des espèces (Carpenter et al., 1993). Des procédures numériques, telles que BIOCLIM (Busby, 1996), GARP (Genetic Algorithm for Rule-set Production ; Stockwell & Noble, 1992; Stockwell et al., 2006), DOMAIN (Carpenter et al., 1993), la méthode d'entropie maximale (MAXENT ; Phillip et al., 2006) ou encore l'ENFA (Ecological Niche Factor Analysis ; Hirzel et al., 2002), ont été mises en place et sont largement utilisées. Dans le milieu marin, le RES (Relative Environmental Suitability modèle ; Kaschner et al., 2006) a permis de produire des cartes de distribution spatiale des mammifères et a été adapté, par la suite, aux poissons, pour créer le modèle AquaMaps utilisé par FishBase (Kaschner et al., 2007).

Malgré tout, cette profusion de modèles ne permet pas des projections de la distribution spatiale des ressources halieutiques d'une façon à la fois robuste, facilement mise en place et n'exigeant pas la normalité des variables. L'ENFA reste un modèle paramétrique, DOMAIN et HABITAT fragmentent ou simplifient la forme de la niche écologique lors de son estimation. Les méthodes GARP et MAXENT nécessitent de définir respectivement des règles de décision et des fonctions de seuil. Le RES détermine la réponse des espèces aux facteurs du milieu en utilisant une courbe de réponse de type trapézoïdale, impliquant aussi le choix arbitraire de seuils.

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