Cartographie de l’habitat de reproduction du tétras-lyre (Lyrurus tetrix) dans les Alpes françaises - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Rapport (Rapport Technique) Année : 2024

Cartographie de l’habitat de reproduction du tétras-lyre (Lyrurus tetrix) dans les Alpes françaises

Résumé

The Black Grouse (Lyrurus tetrix) is an emblematic alpine species with high conservation importance. The population size of these mountain bird tends to decline on the reference sites and shows differences according to changes in local landscape characteristics. Habitat changes are at the centre of the identified pressures impacting part or all of its life cycle, according to experts. Hence, an approach to monitor population dynamics, is trough modelling the favourable habitats of Black Grouse breeding (nesting sites). Then, coupling modelling with multi-source remote sensing data (medium and very high spatial resolution), allowed the implementation of a spatial distribution model of the species. Indeed, the extraction of variables from remote sensing helped to describe the area studied at appropriate spatial and temporal scales: horizontal and vertical structure (heterogeneity), functioning (vegetation indices), phenology (seasonal or inter-annual dynamics) and biodiversity. An annual time series of radiometric indices (NDVI, NDWI, BI …) from Sentinel-2 has made it possible to generate Dynamic Habitat Indices (DHIs) to derive phenological indications on the nature and dynamics of natural habitats. In addition, very high resolution images (SPOT6) provided access to the fine structure of natural habitats, i.e. the vertical and horizontal organisation by states identified as elementary (mineral, herbaceous, low and high woody). Indeed, one of the essential limiting factors for brood rearing is the presence of a well-developed herbaceous or ericaceous stratum in the northern Alps and larch forests in the southern region. A deep learning model was used to classify elementary strata. Finally, Biomod2 R platform, using an ensemble approach, was applied to model, the favourable habitat of Black Grouse reproduction. Of all the models, Random Forest and Extreme Boosted Gradient are the best performing, with TSS and ROC scores close to 1. For the SDM, we selected only Random Forest models (ensemble modelling) because of their low susceptibility to overfitting and coherent predictions (after comparing model predictions).In this ensemble model, the most important explanatory variables are altitude, the proportion of heathland, and the DHI (NDVI Max and NDWI Max). Results from the habitat model can be used as an operational tool for monitoring forest landscape shifts and changes. In addition, to delimiting potential areas to protect the species habitat, which constitute a valuable decision-making tool for conservation management of mountain open forest.
Le tétras-lyre (Lyrurus tetrix) est une espèce de galliforme emblématique des Alpes aujourd’hui menacée à court et moyen terme par les activités humaines (notamment touristiques) et à plus long terme par le changement climatique. Les modifications de l'habitat sont au coeur des pressions identifiées ayant un impact sur une partie ou la totalité de son cycle de vie. Pour suivre la dynamique des populations de tétras-lyre, une approche possible consiste à modéliser les habitats favorables à la reproduction (sites de nidification). Dans le cadre de notre travail, nous avons réalisé un Modèle de Distribution d’Espèce (SDM) permettant de prédire la probabilité de présence des nichées en fonction de variables paysagères dérivées de la télédétection. De cette manière, nous pouvons estimer l’adéquation ou le niveau de « favorabilité » de l’habitat pour la reproduction du tétras-lyre et déterminer quelles variables ont le plus d’influence sur la qualité de l’habitat. Un autre enjeu majeur de notre travail a été réaliser cette cartographie de l’habitat à l’échelle des Alpes françaises. En fonction des connaissances de terrain sur les aires de présence principale du tétras-lyre, nous nous sommes concentrés sur les Alpes Internes du Nord. Les variables dérivées de la télédétection (images Sentinel-2 et SPOT6-7 acquises en 2020) nous ont permis de décrire trois dimensions du paysage : composition, structure et fonctionnement. La composition du paysage a été abordée à partir d’une classification en apprentissage profond (deep learning) des images à Très Haute Résolution Spatiale SPOT6-7 afin de cartographier différentes composantes du paysage. Cette approche a permis de produire une cartographie à l’échelle des Alpes Internes du Nord distinguant 6 classes : surfaces minérales, eau, prairies, landes ligneuses à éricacées, forêt et surfaces ombragées. L'un des facteurs limitants essentiels pour l'élevage des nichées est la présence d'une strate herbacée ou éricacée bien développée dans les Alpes du Nord et de forêts de mélèzes dans la région méridionale. La structure du paysage a été décrite par une variable topographique (altitude) dérivée d’un Modèle Numérique de Terrain, essentielle en contexte montagnard, et un indice de texture (l’entropie d’Haralick) basée sur l’analyse des niveaux de gris. Cette dernière variable peut être reliée au niveau d’hétérogénéité de l’environnement. Enfin, le fonctionnement du paysage a été traitée du point de vue de la phénologie. Les valeurs maximales annuelles des indices radiométriques NDVI et NDWI, renseignant sur les propriétés de la végétation (productivité et contenu en eau), ont été déterminée à partir de séries temporelles Sentinel-2. Ces indices peuvent être considérés comme des indices dynamiques d'habitat (Dynamic Habitat Index) et renseignent sur la nature et la dynamique de la végétation. Le modèle de distribution d’espèce a été réalisé à l’aide du package R biomod2 (Thullier et al., 2023) qui fournit à la fois un cadre d’analyse et un ensemble de méthodes permettant de prédire la probabilité de présence d’espèces. Pour réaliser la modélisation, nous avons utilisé les variables paysagères précédemment décrites ainsi que les observations des nichées fournies par l’OGM (années 2015 à 2021). Parmi les algorithmes testés, nous avons choisi de conserver le Random Forest (RF) en raison de sa performance très élevée (TSS et ROC proches de 1) et sa faible susceptibilité au sur-apprentissage. Un modèle d’ensemble de RF a été réalisé (médiane des prédictions des modèles individuels) afin de limiter la variabilité. Les variables les plus importantes se sont révélées être : l’altitude (24%), le NDVIMax (16%) suivi du taux de landes ligneuses à éricacées et du NDWIMax (14%). La confrontation des résultats avec la connaissance de terrain des experts de l’OGM a montré la cohérence de la distribution spatiale des motifs d’habitats favorables. D’autre part, la classification de l’occupation du sol dans les Alpes Internes du Nord constitue un résultat en soi susceptible d’être utile au suivi des habitats alpins.
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Rapport_Final_Projet_Tetras-Lyre_SDM_adefossez_2023.pdf (4.09 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Licence : ETALAB - Licence Ouverte

Dates et versions

hal-04469226 , version 1 (26-02-2024)
hal-04469226 , version 2 (07-03-2024)

Licence

Licence Ouverte - etalab

Identifiants

Citer

Alexandre Defossez, Samuel Alleaume, Marc Montadert, Dino Ienco, Sandra Luque, et al.. Cartographie de l’habitat de reproduction du tétras-lyre (Lyrurus tetrix) dans les Alpes françaises. INRAE; OFB, Office Français de la Biodiversité. 2024. ⟨hal-04469226v2⟩
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