Évolution de l'abondance des arbres indigènes communs en forêt
Évolution de l'abondance des arbres indigènes communs en forêt
En forêt, l’abondance des espèces communes d’arbres indigènes a augmenté de 18,9% entre 2007 et 2017.
+18,9 %
en 2017
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Nom complet de l'indicateur :
Taux d'évolution de l'abondance des arbres indigènes communs, en forêt métropolitaine
Définition:
L'indicateur documente, par rapport à une date de référence (2007), la dynamique moyenne de l’abondance des populations d’espèces d’arbres indigènes communs en forêt sur le territoire métropolitain. Une espèce est considérée comme "commune" si son abondance, sur toutes les périodes considérées, est au dessus d'un seuil défini à partir de la méthode de Lajeunesse (2015). Ainsi, parmi les espèces d'arbres indigènes présentes en forêt métropolitaine, 49 espèces sont considérées comme communes et prises en compte pour l'indicateur principal. L'abondance des essences est considérée en surface terrière, une métrique fréquemment utilisée dans le monde forestier et intéressante puisqu'elle prend en compte la densité et le diamètre des arbres. Pour l'indicateur principal, l'abondance des espèces d'arbres n'est comptabilisée que là où elles sont indigènes, l'indigénat étant qualifié par région biogéographique pour chacune des espèces communes.
Date de mise à jour:
Les arbres sont un des groupes d’organismes caractéristiques des forêts. Leur abondance est notamment sous le contrôle de la gestion forestière et des conditions de milieu. Si certaines espèces sont favorisées par l’Homme compte tenu de leurs propriétés utiles (notamment vis-à-vis du marché du bois), d’autres sont plutôt délaissées, voire éliminées. Au niveau mondial, plus de 30% des espèces de conifères sont considérées comme menacées d’extinction. Avant d’en arriver à ce niveau de menace, il est intéressant de suivre au cours du temps l’abondance des arbres indigènes, l’évolution de l’abondance étant un indicateur privilégié de biodiversité (Buckland et al., 2005, van Strien et al., 2012). De plus, sous certaines hypothèses, cet indicateur est relié de manière simple avec le temps moyen d’extinction estimé pour l’ensemble des arbres indigènes (Mc Carthy et al., 2014).
Cibler les essences indigènes est justifié par leur importance vis à vis de la biodiversité : de manière générale, les forêts composées d'arbres indigènes accueillent davantage d'espèces associées (faune, flore, champignons) en comparaison des peuplements composés d'essences introduites (c'est à dire non-indigènes). Dans le cadre de cet indicateur, l'indigénat d'une essence d'arbre est considéré par région biogéographique. Cette approche de l'indigénat permet de tenir compte, au sein du territoire métropolitain, de l'implantation d'essences en dehors de leur zone de présence historique (par exemple, l'introduction de l'épicéa en plaine).
Milieux concernés
Milieux forestiers
A quelle(s) question(s) répond cet indicateur
Quels sont l'état et la dynamique de la biodiversité en forêt ?
Interprétation de l'indicateur
La valeur obtenue indique une augmentation de près de 19% de l’abondance des arbres indigènes en forêt métropolitaine telle que résumée par cet indicateur, correspondant à un rythme annuel exponentiel de 1,74%. Cette valeur est très significativement positive. À noter qu'une valeur très proche est obtenue si on qualifie l'indigénat non plus au niveau régional mais au niveau France entière. La valeur de l’indicateur est moins positive lorsqu’elle est calculée par hectare de forêt puisqu’elle vaut +14,4% (intervalle de confiance à 95% : [+8,4% ; +20,8%]). Tendances par groupe d'espèces (Visuels 2, 3 et 4) : On ne note pas de différence significative d'évolution de l'abondance entre espèces indigènes et espèces non-indigènes. On ne note pas de différence significative de variation selon le type biologique de Raunkier des espèces indigènes non plus (macrophanérophytes, mésophanérophytes et microphanérophytes). Par contre, les espèces indigènes pionnières (+53,2%, intervalle de confiance à 95% : [+32,2% ; +76,9%]) augmentent significativement plus dans le temps que les espèces indigènes nomades, post-pionnières ou dryades. De même, les espèces indigènes les moins abondantes au sein de la liste d'espèces communes considérée (+32,0%, intervalle de confiance à 95% : [+18,9% ; +45,9%]) augmentent significativement plus dans le temps que les autres. Tendances par espèce d'arbre (voir Visuel 5) : Les espèces indigènes les plus à la hausse sont : le bouleau pubescent (+732%), le peuplier grisard (+145%), l’orme des montagnes (+101%), le peuplier noir (+ 77%), les trois premières avec une tendance significativement différente de zéro à 5%. Quelques espèces observent une évolution moyenne à la baisse (les deux plus importantes étant le pin à crochets, et le pommier sauvage) mais qui n’est pas significative à 5%. Enfin, si globalement les espèces non-indigènes ont également une abondance à la hausse – mais non significative cette fois-ci –, celle-ci est significative pour le noyer commun (+153%), le chêne rouge (+60%), le pin noir d’Autriche (+31%) et le Douglas (+21%), et aucune des espèces non-indigènes n'est significativement à la baisse (seul l’épicéa de Sitka à -35% est proche d'avoir une tendance significative en baisse). Interprétations: L'augmentation de l'abondance moyenne des arbres indigènes - et non indigènes - communs en forêt métropolitaine est concomitante de l'augmentation du volume de bois observé au niveau national pour tous les arbres (+12.7% sur la même période; calcul issu des données des Indicateurs de gestion durable ; https://foret.ign.fr/IGD/fr/indicateurs/1.2). Elle est plus forte dans notre cas (+18.9%), probablement à cause de la métrique utilisée ici (moyenne géométrique) et du fait que les espèces communes les moins abondantes ont progressé plus vite que les espèces communes les plus abondantes (ces espèces les moins abondantes ont une place relative plus faible avec une moyenne arithmétique dans les Indicateurs de gestion durable qu'avec une moyenne géométrique utilisée ici). La différence d'augmentation entre abondance totale et abondance par hectare de forêt indique que l’augmentation de l’abondance des espèces est liée à deux facteurs : l’augmentation de l’abondance à l’hectare boisé et l’augmentation des surfaces boisées elles-mêmes (sur la progression des surfaces forestières, voir : https://naturefrance.fr/indicateurs/taux-de-boisement-en-france-metropolitaine). Sur le long terme, l'augmentation de l'abondance à l'hectare boisé peut s'expliquer pour partie par la diminution des coupes de taillis par une population rurale moins nombreuse, mais de nombreux autres facteurs sont à l'oeuvre, dont l'augmentation des surfaces forestière elles-mêmes depuis plus d'un siècle et demi (cette progression engendre des peuplements jeunes et denses au début qui se transforment en peuplements de diamètres plus importants au fil du temps). Cette augmentation de l'abondance globale, surtout si elle est considérée ramenée à la surface forestière, semble aussi compatible avec l'augmentation légère du nombre d'espèces d'arbres recensables par placette constatée par l'inventaire forestier sur à peu près la même période (Indicateur de gestion durable 4.1.a : https://foret.ign.fr/IGD/fr/indicateurs/4.1): en effet, l'augmentation de l'abondance des espèces peut se faire à la fois via l'augmentation de l'abondance locale dans les peuplements où les espèces sont déjà présentes et via une augmentation de leur fréquence (nombre de peuplements occupés), cette seconde augmentation étant liée à l'augmentation du nombre d'espèces par placette. Par ailleurs, le fait que la tendance des arbres indigènes ne soit pas significativement différente de celle des arbres non indigènes semble cohérent avec le fait que sur le long terme la proportion de peuplements dominés par une espèce non-indigène est stable à entre 7 et 8% entre 1981 et 2017 (Indicateur de gestion durable 4.4: https://foret.ign.fr/IGD/fr/indicateurs/4.4), même si la métrique est différente et que la notion d'espèce indigène n'est pas distinguée par région biogéographique dans les Indicateurs de gestion durable. Le fait que les espèces pionnières aient significativement plus augmenté en abondance que les autres espèces pourrait être expliqué par la période d’expansion forestière des dernières décennies ou par les tempêtes massives récentes. Enfin, les espèces les moins abondantes de nos espèces communes augmentent davantage que les autres, ce qui est un signal intéressant vis-à-vis de l'évitement du risque d'extinction sur l'ensemble de la communauté (McCarthy et al. 2014).
Jeux d'indicateurs
Biodiversité & forêt
Producteur:
Inventaire forestier de l’IGN et INRAE
Origine des données
Les données proviennent de l’inventaire forestier national de l’IGN. Chaque année, un échantillon de plusieurs milliers de placettes est visité en forêt. Sur chaque placette, l’espèce et la circonférence des arbres sont relevées (ce qui permet le calcul de la surface terrière par espèce). Les données produites par l’inventaire forestier sont classiquement diffusées en utilisant cinq campagnes d'inventaire afin de renforcer la précision des estimations statistiques qui sont réalisées à partir des échantillons de placettes. À ce jour, trois valeurs sont publiées pour cet indicateur, correspondant à trois périodes de 5 années d'inventaire :
- valeur de référence en 2007 fixée à 0% (campagnes d'inventaire 2005-2009) ;
- valeur 2012 (campagnes d'inventaire 2010-2014) ;
- valeur 2017 (campagnes d'iventaire 2015-2019).
Disponibilité des valeurs
> 5 ans
Rupture de série
Non
Méthode
Espèces considérées dans le calcul de l’indicateur
La valeur de l’indicateur rencontre des problèmes quand une des espèces atteint de très faibles abondances ou disparaît : en cas d’extinction d’une espèce, la valeur de l’indicateur devient nulle. Par ailleurs, quand la moyenne est trop faible par rapport à l'écart type estimé, la distribution probabiliste suivie par l'estimateur est mal connue (Lajeunesse 2015). Pour éviter ce type de problème, il ne faut considérer que des espèces suffisamment abondantes. Après avoir essayé plusieurs méthodes, nous avons ici fait le choix de ne retenir que les espèces suffisamment abondantes pendant toutes les périodes de 5 années couvertes par l'indicateur, car définir les espèces communes sur la première période uniquement implique un biais dans la métrique (Palmer, 1993). Ainsi, seules les espèces dont le demi-intervalle de confiance à 95% était inférieur à 1.96/3 fois la valeur estimée durant toutes les périodes d’inventaire ont été considérées (valeur inspirée de Lajeunesse 2015).
Par ailleurs, l’indicateur s’intéresse en priorité aux espèces indigènes. Le caractère indigène des espèces a été apprécié à l’échelle de la région biogéographique, à partir des listes d’indigénat établies par l’IGN pour le rapportage à l’Union européenne de l’état de conservation des habitats (édition 2013-2018). Ainsi une espèce peut être considérée indigène dans une région biogéographique et non-indigène dans une autre (ex : sapin).
Ces sélections ont abouti à la définition d’une liste de 49 espèces indigènes communes (dont la liste se trouve dans le fichier de données disponible au téléchargement).
L’abondance est ici considérée en surface terrière, variable d’abondance des arbres utilisée très fréquemment dans le monde forestier. Elle mesure la somme totale ou par hectare des sections des troncs d’arbres à 1,3 m de hauteur. Elle est fournie par espèce et par région biogéographique, pour des périodes de cinq années par l’inventaire forestier. Elle prend la forme X ± Y m2, Y étant le demi-intervalle de confiance à 95% de chance de comprendre la valeur réelle du paramètre estimé (ici la surface terrière par espèce). À partir de ces informations, on calcule les mêmes quantités (moyenne et demi intervalle de confiance) sur la réunion des zones biogéographiques d’indigénat de l’espèce.
Calculs par espèce et par groupe d'espèces, une aide à l'interprétation de l'indicateur principal
Pour interpréter l'indicateur concernant les espèces indigènes, il a été jugé intéressant de le calculer également par espèce et pour différents groupes d'espèces : espèces regroupées selon leur type biologique (Raunkier), selon leur groupe successionnel, selon leur caractère abondant ou non durant la première période (par moitiés, séparation qui se trouve correspondre à un léger décrochement d'abondance).
Par ailleurs, l'indicateur a également été calculé pour les espèces non-indigènes communes, afin de comparer sa valeur à celle obtenue pour les espèces indigènes.
Moyenne d'abondance entre-espèces (y compris par groupe d'espèces)
La moyenne géométrique de l’abondance entre espèces est calculée en :
Les chiffres d’abondance par espèce sont analysés de la même façon, excepté qu’on ne prend plus la moyenne géométrique entre espèces à la deuxième étape.
La moyenne géométrique a l’avantage de bien refléter la moyenne – sur une échelle logarithmique – des taux multiplicatifs d’évolution de chacune des espèces (cf. aussi Buckland et al., 2005 et Van Strien et al., 2012). Par exemple, si une espèce voit son abondance multipliée par 1,1 alors qu’une espèce moins abondante que la première voit son abondance divisée par 1,1, le taux d’évolution moyen basé sur la moyenne géométrique sera de 1 (soit une valeur de l’indicateur de 0%), indiquant une stabilité globale, alors que le taux de la moyenne arithmétique sera supérieur à 1 (soit une valeur de l’indicateur positive) et indiquera une augmentation de la biodiversité, et dépendant du ratio initial entre abondance de l’espèce abondante sur celle de l’espèce moins abondante.
La valeur de l’indicateur rencontre des problèmes quand une des espèces atteint de très faibles abondances ou disparaît : en cas d’extinction d’une espèce, la valeur de l’indicateur devient nulle. Par ailleurs, quand la moyenne est trop faible par rapport à l'écart type estimé, la distribution probabiliste suivie par l'estimateur est mal connue (Lajeunesse 2015). Pour éviter ce type de problème, il ne faut considérer que des espèces suffisamment abondantes. Après avoir essayé plusieurs méthodes, nous avons ici fait le choix de ne retenir que les espèces suffisamment abondantes pendant toutes les périodes de 5 années couvertes par l'indicateur, car définir les espèces communes sur la première période uniquement implique un biais dans la métrique (Palmer, 1993). Ainsi, seules les espèces dont le demi-intervalle de confiance à 95% était inférieur à 1.96/3 fois la valeur estimée durant toutes les périodes d’inventaire ont été considérées (valeur inspirée de Lajeunesse 2015).
Par ailleurs, l’indicateur s’intéresse en priorité aux espèces indigènes. Le caractère indigène des espèces a été apprécié à l’échelle de la région biogéographique, à partir des listes d’indigénat établies par l’IGN pour le rapportage à l’Union européenne de l’état de conservation des habitats (édition 2013-2018). Ainsi une espèce peut être considérée indigène dans une région biogéographique et non-indigène dans une autre (ex : sapin).
Ces sélections ont abouti à la définition d’une liste de 49 espèces indigènes communes (dont la liste se trouve dans le fichier de données disponible au téléchargement).
L’abondance est ici considérée en surface terrière, variable d’abondance des arbres utilisée très fréquemment dans le monde forestier. Elle mesure la somme totale ou par hectare des sections des troncs d’arbres à 1,3 m de hauteur. Elle est fournie par espèce et par région biogéographique, pour des périodes de cinq années par l’inventaire forestier. Elle prend la forme X ± Y m2, Y étant le demi-intervalle de confiance à 95% de chance de comprendre la valeur réelle du paramètre estimé (ici la surface terrière par espèce). À partir de ces informations, on calcule les mêmes quantités (moyenne et demi intervalle de confiance) sur la réunion des zones biogéographiques d’indigénat de l’espèce.
Calculs par espèce et par groupe d'espèces, une aide à l'interprétation de l'indicateur principal
Pour interpréter l'indicateur concernant les espèces indigènes, il a été jugé intéressant de le calculer également par espèce et pour différents groupes d'espèces : espèces regroupées selon leur type biologique (Raunkier), selon leur groupe successionnel, selon leur caractère abondant ou non durant la première période (par moitiés, séparation qui se trouve correspondre à un léger décrochement d'abondance).
Par ailleurs, l'indicateur a également été calculé pour les espèces non-indigènes communes, afin de comparer sa valeur à celle obtenue pour les espèces indigènes.
Moyenne d'abondance entre-espèces (y compris par groupe d'espèces)
La moyenne géométrique de l’abondance entre espèces est calculée en :
- tirant au sort dans une loi log-normale (qui donne des valeurs strictement positives), produisant les mêmes moyenne et intervalle de confiance que celles de l’Inventaire, 10 000 valeurs aléatoires pour chaque espèce ;
- pour chacune des séries de 10 000 valeurs aléatoires et chacune des périodes, calculant la moyenne géométrique (entre espèces) des valeurs ;
- calculant ensuite le taux d’évolution de ces moyennes en divisant les 10 000 moyennes géométriques ainsi obtenues pour chaque période par la moyenne arithmétique des moyennes géométriques de la 1ère période qui est prise pour référence ;
- puis en synthétisant le ratio des 10 000 valeurs par les 10 000 valeurs (ou une permutation aléatoire de ces valeurs) correspondantes de la première période (moyenne, intervalle de confiance) ;
- transformant enfin la valeur en soustrayant 1 et en multipliant par 100 pour arriver à un pourcentage. Ainsi une valeur positive exprimera une augmentation d’abondance alors qu’une valeur négative exprimera une baisse de l’abondance moyenne.
Les chiffres d’abondance par espèce sont analysés de la même façon, excepté qu’on ne prend plus la moyenne géométrique entre espèces à la deuxième étape.
La moyenne géométrique a l’avantage de bien refléter la moyenne – sur une échelle logarithmique – des taux multiplicatifs d’évolution de chacune des espèces (cf. aussi Buckland et al., 2005 et Van Strien et al., 2012). Par exemple, si une espèce voit son abondance multipliée par 1,1 alors qu’une espèce moins abondante que la première voit son abondance divisée par 1,1, le taux d’évolution moyen basé sur la moyenne géométrique sera de 1 (soit une valeur de l’indicateur de 0%), indiquant une stabilité globale, alors que le taux de la moyenne arithmétique sera supérieur à 1 (soit une valeur de l’indicateur positive) et indiquera une augmentation de la biodiversité, et dépendant du ratio initial entre abondance de l’espèce abondante sur celle de l’espèce moins abondante.
Robustesse
Très robuste
Précision
Très précis
Sensibilité
Sensible
Efficacité
Très efficace
Accessibilité des données
Facilement accessibles
Homogénéité des données
Très homogènes
Fiabilité des données
Très fiables
Pérennité des données
Pérennité garantie
Abondance des données
Abondantes
Avantages
C’est un indicateur robuste qui s’appuie sur des données fiables et répétables. Il repose sur un dispositif statistique pérenne couvrant tout le territoire métropolitain.
Il permet, à partir des évolutions par espèce qui sont calculées, d’interpréter la valeur globale de l’indicateur. Il est déclinable par groupe d’espèces d’intérêt afin de pouvoir interpréter les résultats globaux.
Il permet, à partir des évolutions par espèce qui sont calculées, d’interpréter la valeur globale de l’indicateur. Il est déclinable par groupe d’espèces d’intérêt afin de pouvoir interpréter les résultats globaux.
Limites
Par définition, la métrique s'applique aux espèces communes. Si l'une d'entre elles se raréfie, elle va sortir de la liste des espèces communes et donc le périmètre de l'indicateurs évoluera. Cette évolution au cours du temps sera forcément à la baisse, car pour être déclarée commune une espèce doit être au dessus d'un seuil déterminé pour toutes les périodes. Il sera alors nécessaire de rétro-calculer l'indicateur à partir de cette nouvelle liste d'espèces, ce qui ne pose pas de problèmes.
L'indicateur n’est pas adapté pour suivre les espèces les plus rares par définition.
L'indicateur n’est pas adapté pour suivre les espèces les plus rares par définition.
Piste d'améliorations
(i) Travail sur la définition de sous-catégories d’arbres pour une analyse plus fine : par exemple en fonction de l’utilisation des essences par l’homme (espèces commercialisées par exemple), ….
(ii) Calculer l’indicateur à l’échelle de la région biogéographique, et calculer l'indicateur avec des données de densité et de volume en plus de celles de surface terrière.
(iii) Remonter plus loin dans le temps à partir des données anciennes de l’inventaire forestier. On perdrait alors en précision sur la définition des espèces car avant 2005, les données des arbres peuvent assembler en une seule essence plusieurs espèces (par ex. une seule essence de bouleau pour les bouleaux pubescent et verruqueux). Pour savoir si cela apporterait des informations intéressantes, il faudrait le calculer. Pour la première édition, on se limite à un retour à 2005 en conservant la précision sur 49 espèces communes d’arbres. (iv) Renseigner l'indigénat par SylvoEcoRégion plutôt que par Région Biogéographique pour pallier à certains problèmes de qualification de l'indigénat.
(v) Envisager le calcul de l’indicateur sur la base de données annuelles d’abondance, permettant une mise à jour plus fréquente de l’indicateur ou bien rester sur une moyenne quinquennale mais mise à jour tous les ans, de façon glissante.
(vi) Proposer d’autres métriques que la moyenne géométrique gardant des propriétés intéressantes de celle-ci tout en permettant d’incorporer toutes les espèces, y compris les espèces rares.
(vii) Tester différentes méthodes de définition des espèces communes suivant la ou les périodes utilisée(s).
(ii) Calculer l’indicateur à l’échelle de la région biogéographique, et calculer l'indicateur avec des données de densité et de volume en plus de celles de surface terrière.
(iii) Remonter plus loin dans le temps à partir des données anciennes de l’inventaire forestier. On perdrait alors en précision sur la définition des espèces car avant 2005, les données des arbres peuvent assembler en une seule essence plusieurs espèces (par ex. une seule essence de bouleau pour les bouleaux pubescent et verruqueux). Pour savoir si cela apporterait des informations intéressantes, il faudrait le calculer. Pour la première édition, on se limite à un retour à 2005 en conservant la précision sur 49 espèces communes d’arbres. (iv) Renseigner l'indigénat par SylvoEcoRégion plutôt que par Région Biogéographique pour pallier à certains problèmes de qualification de l'indigénat.
(v) Envisager le calcul de l’indicateur sur la base de données annuelles d’abondance, permettant une mise à jour plus fréquente de l’indicateur ou bien rester sur une moyenne quinquennale mais mise à jour tous les ans, de façon glissante.
(vi) Proposer d’autres métriques que la moyenne géométrique gardant des propriétés intéressantes de celle-ci tout en permettant d’incorporer toutes les espèces, y compris les espèces rares.
(vii) Tester différentes méthodes de définition des espèces communes suivant la ou les périodes utilisée(s).
