rapport de Master 1 réalisé par Adelaïde Droguet et encadré par François Chiron

37 Pages·2012·1.57 MB·French

Mémoire de 1ère année de Master Sciences De l’Univers, Environnement,
Ecologie (SDUEE)

Spécialité Ecologie, Biodiversité, Evolution (EBE)
UPMC - MNHN - ENS - AgroParisTech - UPS

2009/2010

A
Effets relatifs du paysage et des pratiques agricoles
sur l’abondance des populations de micromammifères

ROGUET Adélaïde

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Apodemus sylvaticus
7-8 juin

Sous la direction de François CHIRON
Stage du 1er mars au 15 mai

Laboratoire du Muséum National d'Histoire Naturelle
UMR 7204 Conservation des Espèces Restauration et Suivi des Populations
CP 51 / 55, rue Buffon 75005 Paris
1
Remerciements

Je remercie chaleureusement François CHIRON pour m’avoir permis de réaliser ce stage,
pour son enthousiasme, sa patience, son aide et ses conseils avisés, tant pour les statistiques que
pour le rapport.

Tous mes remerciements à Christian KERBIRIOU, pour son implication dans le projet, pour
son aide et ses bonnes idées.

Un grand merci à Sophie MALLEZ pour son soutien au quotidien et pour les nombreuses
discussions que nous avons eu.

Je tiens à remercier Sophie BERLAND, pour m’avoir permis d’accéder au matériel du
Département des Milieux et Peuplements Aquatiques.

Sans oublier Alexis MARTIN que je remercie pour m’avoir fait partager ses connaissances
sur les rongeurs, à Anne MIMET pour le travail qu’elle a réalisée. Je remercie également toute
l’équipe du 55 et tout particulièrement l’open space, ainsi que l’équipe du 61 qui m’ont
chaleureusement accueillie.

2
Table des matières

INTRODUCTION ............................................................................................. 4

MATERIELS ET METHODES ........................................................................ 6
1. DISPOSITIF EXPERIMENTAL .......................................................................................................................... 6
2. IDENTIFICATION DES RONGEURS ................................................................................................................. 9
3. ANALYSE DE L’EFFET PAYSAGE ET DES PRATIQUES AGRICOLES SUR LES MICROMAMMIFERES .... 10

RESULTATS .................................................................................................. 14
1. IDENTIFICATION DES RONGEURS .............................................................................................................. 14
2. ANALYSE DE L’EFFET PAYSAGE ET DES PRATIQUES AGRICOLES SUR LES MICROMAMMIFERES .... 16

DISCUSSION ................................................................................................. 22
1. IDENTIFICATION DES RONGEURS ET VALIDATION DE LA METHODE DES TUBES A POILS ............... 22
2. ANALYSE DE L’EFFET PAYSAGE ET DES PRATIQUES AGRICOLES SUR LES MICROMAMMIFERES .... 24

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES ......................................................... 27

REFERENCES ................................................................................................ 28

ANNEXES....................................................................................................... 31
ANNEXE 1 : BIOLOGIE DES SEPT ESPECES DE RONGEURS ETUDIES. ....................................................... 31
ANNEXE 2 : ETAPES DETAILLEES DES TESTS REALISEES AVANT L’ANALYSE DISCRIMINANTE. ........ 31
ANNEXE 3 : TABLEAUX DE CORRELATION ENTRE LES VARIABLES PAYSAGE ET PRATIQUES AGRICOLE
ET LES VARIABLES CARACTERISANT LA DIVERSITE DES HABITATS ......................................................... 33
ANNEXE 4 : ETUDE DE LA DISTANCE DE CHAQUE TUBE A POILS A LA LISIERE SUR L’ABONDANCE DES
PETITS MAMMIFERES........................................................................................................................................ 35

3
Introduction

En France, la moitié du territoire agricole est dédié à l’agriculture (INSEE1). Or, depuis 50
ans, la dynamique du paysage agricole a subi d’importantes perturbations (McLaughlin & Mineau,
1995 ; Stoate et al., 2001). L’intensification de l’agriculture (augmentation du rendement par unité
de surface) et les nouvelles politiques agricoles européennes ont conduit à une transformation du
paysage rural (Benton et al., 2003; Michel et al., 2007). Ces changements ont été possibles grâce au
développement de la mécanisation des travaux agricoles (Robinson & Sutherland, 2002) qui s’est
également accompagnée d’une augmentation de l’utilisation des produits phytosanitaires
(McLaughlin & Mineau, 1995 ; Stoate et al., 2001). Parallèlement, cela a eu pour conséquence une
homogénéisation du paysage par l’expansion de la taille des cultures, accompagnée d’une
diminution et d’une fragmentation des zones semi-naturelles (Leonard & Cobham, 1977 ; Meeus,
1993).
Suite à ces modifications, la biodiversité dans les régions agricoles a fortement décliné : de
nombreux taxa sont concernés comme les oiseaux, les insectes et les plantes (Benton et al., 2003 ;
Pocock & Jennings, 2008 ; King, 1985 ; Geiger et al., 2010). Or, de nombreux taxa en améliorant la
productivité agricole, rendent un service écosystémique direct aux agriculteurs, comme les
pollinisateurs (Goulson, 1999 ; Bascompte et al., 2003), les plantes fixatrices d’azote ou les
prédateurs de nuisibles. Les conséquences de ce déclin sur les agrosystèmes ne sont donc pas
seulement biologiques mais aussi économiques, voire politiques (Millenium Ecosystem
Assessment2).

Dans le cadre de mon stage, dans une même analyse, j’ai été amenée à discriminer les effets
liés à l’évolution du paysage et ceux liés à l’intensification des pratiques agricoles, à partir de
données relatives à des populations de micromammifères.
Les micromammifères sont des sujets d’études pertinents pour de nombreuses raisons. Leur cycle
de vie étant court, leur réponse face aux perturbations sera rapide. De plus, étant ubiquistes en
Europe, l’étude de ces animaux pourra se faire sur une grande échelle (McDonald, 2005 ;
Aulagnier, 2008). Par ailleurs, bien qu’il y ait peu d’espèces, la biologie et l’environnement dans
lequel prospèrent ces mammifères sont propres à chaque groupe d’espèces. Ceci permet une étude
fine de l’influence du paysage.

1 Site de l’INSEE (Institut National de la Statistique et des Etudes Economiques), 2008, Annuaire statistique de la
France : http://www.insee.fr/fr/publications-et-services/sommaire.asp?codesage=ASF08 (consulté en Mai 2010)

2 Site du Millenium Ecosystem Assessemnt : http://www.millenniumassessment.org/en/index.aspx (consulté en Mai
2010)

4
De surcroît, les micromammifères ont un rôle majeur dans l’écosystème terrestre. Ces
animaux constituent la biomasse de proie la plus importante pour les mammifères, les oiseaux et les
reptiles (Salamolard et al., 2000 ; King, 1985). Les petits mammifères participent également à la
zoochorie, notamment à la dispersion de champignons mycorhiziens (Maser et al., 1978), ce qui est
favorable aux céréales (Dakora, 2003). De plus, ils se nourrissent d’insectes ou des limaces,
animaux néfastes pour les cultures (McDonald, 2005 ; Aulagnier, 2008). Jusqu’ici, les petits
mammifères étaient plus étudiés pour les dégâts qu’ils causent dans les parcelles (Stenseth &
Lidicker, 1991) que pour leur importance dans l’écosystème. Ce qui explique qu’il n’y ait que peu
d’études sur la réponse des espèces de micromammifères face aux changements provoqués par les
pratiques agricoles et sur leur rôle d’indicateur biologique.

Quelques études montrent une influence du paysage sur la distribution des populations des
petits rongeurs, comme la densité de haies, la présence de bois, le type de cultures (Fitzgibbon,
1997 ; Michel et al., 2007 ; McDonald, 2005). Indépendamment, de nombreuses études montrent
l’effet négatif de l’application de pesticides, de fongicides et d’herbicides sur la dynamique de ces
populations (Schauber et al., 1997 ; Westlake et al., 1979 ; Anthony & Morrison, 1985). Comme le
campagnol roussâtre Clethrionomys glareolus et le campagnol agreste Microtus agrestis, de
nombreux rongeurs se nourrissent de plantes et de champignons ; d’autres d’insectes, comme le
mulot sylvestre Apodemus sylvaticus (McDonald, 2005). Aucune publication n’a simultanément
mesuré l’impact du paysage et des pratiques agricoles sur les petits rongeurs, comme dans l’étude
menée par Geiger et al. en 2010 sur les insectes, les plantes et les oiseaux. En effet il serait
intéressant de savoir si l’un de ces facteurs a plus d’influence que l’autre sur la dynamique des
communautés de rongeurs. Ceci permettrait dans un suivi à long terme de mieux cibler les
paramètres affectant significativement ces populations.
Par ailleurs, afin de connaître à quel niveau l’environnement a le plus d’influence sur les petits
mammifères, l’étude du paysage et des pratiques agricoles se fera sur plusieurs échelles.

Habituellement, dénombrer et suivre l’évolution des populations de petits mammifères
nécessitent l’utilisation de pièges de capture, cette technique étant encore fortement employée
(Butet et al., 2006 ; Michel et al., 2007 ; Baker, 2003). Dans le cadre de ce stage, nous avons
poursuivi le développement d’une méthode originale, lancée il y a deux ans au MNHN, de suivi
indirect des populations se basant sur la collecte de poils. L’objectif de ce stage a donc également
été de valider la méthode de suivi utilisée pour tester les effets du paysage et des pratiques agricoles
sur les micromammifères. L’emploi de cette méthode n’ayant servi jusqu’ici qu’à déterminer une
voire deux espèces (Dickman & Doncaster, 1987 ; Baker et al., 2003 ; Pocock & Jennings, 2006).
5
Matériels et Méthodes

1. Dispositif expérimental

1.1. Région d’étude

Le suivi descriptif s’est déroulé en Seine-et-Marne (Fig. 1), département français situé à
l’est de Paris dans la région Ile-de-France (5 915 km2, 130 km de long et 75 km de large, 48°39’
Nord - 2°56’ Est). La surface agricole y couvre
60 % du territoire (IAURIF, 2010). De plus,
dans ce département une collaboration existe
depuis longtemps entre les exploitants et les
scientifiques (dans le cadre du suivi des oiseaux
(STOC) du MNHN).

Quarante-neuf champs de céréales,
répartis sur tout le département ont été étudiés.
Ces champs représentent différents types de
paysages : présence de paysages avec une
dominance de cultures, présence de paysages
avec une dominance de forêts et des paysages
intermédiaires. Figure 1 : Répartition des champs en Seine-
et-Marne.

1.2. Suivi des micromammifères dans les parcelles de céréales à l’aide de
tubes à poils

Technique des tubes à poils :
Inventés en 1978 par Suckling, les tubes à poils ont été utilisés dans de nombreuses études
(Dickman & Doncaster, 1987 ; Baker et al., 2003 ; Pocock & Jennings, 2006). Cette technique
comporte de nombreux avantages face aux pièges traditionnels. En effet, les tubes sont moins
coûteux, la fréquence de vérification des pièges est plus faible, ainsi plusieurs champs peuvent être
étudiés simultanément (Pocock & Jennings, 2006), de plus, plusieurs espèces peuvent être
identifiées par tube et enfin les animaux sont moins stressés par cette méthode (Sibbald et al.,
2006). Néanmoins, même si le screening est plus large, la détermination des espèces est moins
6
précise et demande des connaissances relativement importantes (Sibbald et al., 2006). De plus,
n’ayant pas de capture d’individus il ne peut donc pas y avoir d’étude des traits individuels ni des
processus démographiques.

Les petits mammifères vont renseigner de leur présence, lors de leur passage dans les tubes,
en laissant quelques poils sur les rubans adhésifs. Ceci va alors donner des informations sur
l’abondance des animaux dans le milieu. En effet, plusieurs études ont montrées, par une approche
comparative, que les tubes à poils décrivent la même abondance que les pièges traditionnels
(Pocock & Jennings, 2006 ; Dickman & Doncaster, 1987 ; Baker et al., 2003 ; Chiron, 2010).

1.3. Deux types de tubes pour sélectionner à la fois les rongeurs et les
musaraignes :

Les tubes à poils sont réalisés à partir de tubes PVC, lesquels sont découpés à mi-hauteur aux
extrémités afin d’y fixer un morceau de ruban adhésif ScotchR de 20 mm de large. Le tube est long
de 15 cm, il a un diamètre de 40 mm et le scotch est à une hauteur de 22 mm aux extrémités (Fig.
2). Dans ces tubes ont été placé des appâts composés de beurre de cacahouète, de corn flakes et de
la sardine afin d’y attirer les micromammifères.
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Figure 2b : Souris domestique dans un
Figure 2a : Schéma d’un ‘gros’ tube à poil.
tube à poil

Echantillonnage des champs :
Dans chaque champ, trois transects de quinze tubes sont placés au nord de la parcelle. Les
tubes sont espacés d’environ cinq mètres en alternance ‘gros’ ‘petits’. Le premier transect est placé
en bordure du champ, les deux autres transects sont placés perpendiculairement au premier, en
marge des voies de traitements utilisées lors du passage du tracteur (Fig. 3).
7
Les tubes sont placés cinq jours dans les champs
avant d’être relevés. Tous les rubans adhésifs, même sans
poils, sont récupérés, classés par numéro de piège, par
transect et par champ. Les coordonnées de chaque transect
sont notées.

Malgré la présence de petits tubes pour capturer les
musaraignes, la majorité des poils récupérés dans les tubes
appartenaient à des rongeurs. C’est pourquoi ce stage s’est
Figure 3 : Position des trois transects
focalisé uniquement sur les rongeurs. par rapport à la bordure d’un champ.

1.4. Identification des poils

Les poils ont été observés à l’aide de la loupe binoculaire Leica MZ FL III (800x
magnification, 10 lentilles WWW, 4.5 zoom, 2 objectifs) avec une lumière incidente. Les mesures
sont effectuées avec le logiciel Leica QWin Standard 2.8, avec une précision de 0,001 mm.
Pour caractériser les poils des rongeurs, quatre mesures basées sur les méthodes de Pocock &
Jennings (2006) ont été réalisées sur les poils de jarre (Fig. 4) :
- La longueur de la spatule (Ls) :
mesure de la pointe du poil jusqu’à
la partie proximale de la medulla
dans la tige ;
- La largeur de la demie spatule
(ldL) ;
- La largeur au quart de la spatule
(lqL) : mesure du quart dans la
partie distale de la spatule ;
- La longueur de la tige (Lt) :
mesure de la medulla entre la
partie proximale de la medulla et la
partie basale du poil.
Figure 4 : Représentation des quatre mesures à réaliser sur les poils
de rongeurs (longueur de la spatule, longueur de la tige, la largeur
du quart et de la demie spatule).

8
2. Identification des rongeurs

2.1. Création de la base de référence

La base de référence a été obtenue à partir de poils de rongeurs naturalisés issus de la
collection zoologique du Muséum National d’Histoire Naturelle. Les animaux, naturalisés entre
1905 et 1997, qui ont été utilisés, proviennent de la région Ile-de-France (32,5 %), du Cantal (46,4
%) et de douze autres départements (21,1 %). Par ailleurs, le suivi ayant lieu en été, seul les
rongeurs possédant leur pelage d’été ont été sélectionnés. Les poils du mulot sylvestre proviennent
quant à eux, d’animaux capturés entre 2008 et 2009 et originaire du département.
Nous avons constitué une collection de référence pour sept espèces de rongeurs présentes dans les
habitats échantillonnés (champs et abords comme les lisières) en Seine-et-Marne (De Redon, 2008 ;
McDonald 2005). Ces espèces sont le campagnol terrestre, Arvicola terrestris ; la souris grise, Mus
musculus ; le campagnol des champs, Microtus arvalis ; le campagnol agreste, Microtus agrestis ;
le campagnol roussâtre, Clethrionomys glareolus ; le mulot sylvestre, Apodemus sylvaticus et le
mulot à collier, Apodemus flavicollis. D’après De Redon (2008), les cinq dernières espèces ont été
capturées récemment en Seine-et-Marne. Par ailleurs, afin d’obtenir le poil de jarre (identification
des poils : Teerink, 2004; méthode : Pocock & Jennings, 2006), les poils du dos ou de la nuque de
50 indvidus par espèce ont été collectés à l’aide de ruban adhésifs. Nous avons mesuré un poil par
individu, provenant de juvéniles, d’adultes, de mâles (42 %), de femelles (37,4 %), le reste, soit
20,6 % sont des individus indéterminés.

2.2. Analyses statistiques

Les analyses statistiques ont été réalisées avec le logiciel R vs 10.23 (R développement Core
Team 2008) chargé avec le package MASS. Le seuil de significativité a été fixé à 5 %.

Afin de caractériser les espèces de rongeurs en fonction des poils recueillis dans les champs,
une analyse discriminante a été réalisée à partir de la base de référence, d’après la méthode de
Pocock & Jennings (2006).
Dans la base de référence, les valeurs aberrantes ont été supprimées avec la méthode des distances
de Mahalonobis pour les espèces et pour les genres (package mvoutlier).
En préliminaire de l’analyse discriminante, les deux principales conditions statistiques ont été
vérifiées. Premièrement, les variables explicatives doivent suivre une distribution multinormale

3 Site de la plateforme du logiciel R : http://www.r-project.org/ (consulté en Mai 2010)
9
(testée avec le test de Shapiro sur l’ensemble des individus pour les espèces et les genres).
Deuxièmement, les matrices de variances-covariances des différents paramètres ne doivent pas être
significativement différentes d’une espèce à une autre et d’un genre à un autre. Pour vérifier cette
condition, le test M de Box a été exécuté (logiciel PAST 2.04). La multicolinéarité a également été
testée avec le test de Levene entre les différentes variables (package Rcmdr). Certaines variables
ont subi des transformations afin de se rapprocher au maximum des conditions de normalité et
d’homoscédasticité : transformation des données avec le logarithme népérien (ln) et le logarithme
décimal en base dix (log). Pour qu’une analyse discriminante soit viable, les paramètres ne doivent
pas être colinéaires entre eux, c’est pour cela que la multicolinéarité a été testée entre les paramètres
avec le test de corrélation de Spearman.
Suite à ces différents tests, une analyse discriminante a été réalisée avec les données transformées.
Ensuite, la significativité de la discrimination entre les espèces et les genres a été testée avec le test
de Wilk’s Λ (package rrcov). Le coefficient lambda de Wilks est le rapport de la variation intra-
groupes à la variation totale. Plus il est faible, plus la fonction discriminante permet de distinguer
les groupes.

3. Analyse de l’effet paysage et des pratiques agricoles sur les
micromammifères

3.1. Obtention des données du paysage et des pratiques agricoles

3.1.1. Données environnementales

Les informations concernant le paysage ont été organisées sous le système d’information
géographique ArcGIS version 9.3 ESRI5.
Les données du paysage sont issues de bases régionales géo-référencées incluant les principaux
habitats de la région, représentés par des polygones continus. Ces représentations ont été faites à
partir de photos aériennes, d’images satellites et d’autres sources d’informations complémentaires.
Deux couches de données ont été utilisées, le MOS (IAURIF6, 2003) représentant tous les types de
milieux et l’ECOMOS (IAURIF, 2000) représentant uniquement les milieux naturels et ruraux.
Cette couche décrivant les zones naturelles très détaillées, va venir compléter les données du MOS.

4 Site de la plateforme du logiciel PAST : http://folk.uio.no/ohammer/past/ (consulté en Avril 2010)
5 Site d’ESRI : http://www.esrifrance.fr/geodatabase.asp (consulté en Mai 2010)
6 Site de l’IAURIF, base MOS : http://www.iaurif.org/basemos/ (consulté en Mai 2010)
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