♦ Acronyme : IBGN
Cet indice normalisé AFNOR (1992) a pour but de d'évaluer la tendance évolutive de la qualité des eaux des écosystèmes lotiques à partir d'indicateurs biologiques des eaux pures et des eaux polluées. Il constitue une information synthétique exprimant l'aptitude d'un cours d'eau courante au développement des invertébrés benthiques toutes causes confondues. Il permet un classement objectif des qualités biogènes de sites appartenant à des systèmes différents, naturels, modifiés, artificiels ou diversement dégradés.
Cette méthode permet de situer la qualité biologique d'un site en dehors de toute présomption relative à la nature d'une quelconque perturbation. Elle permet d'évaluer l'effet d'une modification du milieu de type naturel (affluence, modification du substrat, réchauffement des eaux...) ou provoquée artificiellement (rejet, recalibrage du lit...). Elle est utilisée pour compléter les techniques usuelles de qualification et de détection des sources de perturbation (analyse physicochimique des eaux, par exemple) par une indication ayant une signification différente, puisque visant à caractériser les perturbations par leurs effets et non par leurs causes,et plus globale puisque traduisant à la fois les caractéristiques de l'eau et du substrat.
♦ Équivalent étranger : Normalized global biotic index (NGBI).

♦ Utilisé comme un indicateur de la qualité écologique des eaux côtières européennes. Il permet de décrire la réponse des communautés benthiques de substrat meuble aux perturbations naturelles et anthropiques dans les environnements côtiers et estuariens. La macrofaune benthique de substrats meubles peut être classée en cinq groupes, selon leur sensibilité à l’augmentation d’un gradient de stress (i.e. augmentation de l’enrichissement en matière organique) :

• Groupe I : Espèces très sensibles à l’enrichissement en matière organique et présentes dans des conditions non polluées (état initial)
• Groupe II : Espèces indifférentes à l’enrichissement, toujours présentes en faibles densités avec des variations non significatives au cours du temps (de l’état initial à légèrement perturbé)
• Groupe III : Espèces tolérantes à un excès en matière organique. Ces espèces peuvent se trouver dans des conditions normales mais leurs populations sont stimulées par l’enrichissement (situations légèrement perturbées)
• Groupe IV : Espèces opportunistes de deuxième ordre (situations légèrement à fortement perturbées)
• Groupe V : Espèces opportunistes de premier ordre (situations fortement perturbées).

La distribution de ces groupes écologiques en fonction de leur sensibilité à un stress de pollution donne un index biotique BI à huit niveaux discontinus dont les valeurs vont de 0 à 7.

> L’indice est fondé sur le pourcentage d’abondance de chaque groupe écologique. Il constitue une adaptation de la méthode I2EC. L’avantage de cette méthode est, à partir d’une formule simple, de fournir une variable continue alors que les variables discrètes de l’indice biotique (IB) ne le sont pas. Par ailleurs, sa valeur n’est pas soumise à la subjectivité qui peut entrer en compte dans l’attribution de l’Indice Biotique lorsque deux groupes écologiques sont en proportions équivalentes. Le coefficient biotique se calcule comme suit :

CB = [(0 x %GI) + (1,5 x %GII) + (3 x %GIII) + (4,5 x %GIV) + (6 x %GV)] / 100

Les espèces qui ne sont pas assignées à un des cinq groupes écologiques ne sont pas prises en considération. En général, ces espèces ne représentent qu’un faible pourcentage < 2 % du nombre des espèces. De cette façon le CB fournit une série de valeurs continues (0 quand le sédiment est azoïque) qui peuvent fournir une moyenne et un écart-type, ce qui permet de représenter la santé de la communauté benthique à un endroit donné.

• Très bon état
  Les niveaux de richesse en espèces (S) et de l’abondance (A) de la macrofaune sont conformes à ceux communément rencontrés dans des conditions normales. Les espèces du GE I dominent. Le peuplement est normal et correspondant à un bon état de santé. Ces zones non polluées sont associées à 0 < AMBI ≤ 1,2.
• Bon état
  Les niveaux de S et A sont légèrement différents de ceux observés dans des conditions normales non perturbées. La plupart des espèces de GE I sont toujours présentes en abondance mais c’est GE III qui domine. Le peuplement est légèrement perturbé et AMBI est : 1,2

♦ Synonyme : Coefficient biotique marin.
♦ Équivalent étranger : Marine biotic index (AMBI).

♦ Utilisé pour mesurer la qualité des eaux côtières, mais testé également pour mesurer les impacts physiques comme le chalutage. Il se fonde sur la richesse spécifique et l’abondance relative des espèces au sein d’un échantillon. Il faut d’abord calculer un indice de diversité, l’ES50, qui est la probabilité du nombre d’espèces dans un échantillon théorique de 50 individus :

               (N - N_i) (N-50)
ES50 = Σ_i ──────────
              (N-N_i-50) N

       • N est le nombre total d’individus dans un échantillon
       • N_i le nombre d’individus de l’espèce i

La validation de l’indice est fondée sur une distribution aléatoire de chaque espèce.

Afin d’exclure les espèces présentes dans quelques échantillons seulement, le nombre d’échantillons dans lequel une espèce est présente doit être supérieur ou égal à 20 pour prendre en compte cette espèce. Il est supposé que les espèces sensibles se trouvent seulement dans les échantillons où la diversité est importante (ES50 élevé) et les espèces tolérantes sont principalement trouvées dans des échantillons à faible diversité (ES50 faible).

Sur une courbe de distribution d’abondance d’une espèce en fonction des valeurs de l’ES50, les individus les plus tolérants pour cette espèce sont très probablement associés aux valeurs ES50 les plus faibles, soit 5 % de la population. La valeur ainsi obtenue est définie comme la valeur de tolérance de l’espèce : ES500.05.
Plus une espèce a un ES500.05 élevé, plus elle est considérée comme sensible.

♦ Équivalent étranger : Benthic Quality Index.

♦ Indicateur quantitatif du degré du manque d’eau présente à un endroit donné qui se calcule par la formule de De Martonne :

Indice d’aridité : I = P / T + 10

   où     P : Précipitation moyenne annuelle (mm)
            T : Température moyenne annuelle (C°)

Si : I est compris entre :

•  5-10  >> Milieu très sec
• 10-20 >> Milieu semi-aride
• 20-30 >> Milieu tempéré

Les indices d’aridité permettent de définir la qualité des zones concernées.

> Indice d’aridité résultant de l'utilisation du rapport P / ETP

Précipitation moyenne par an (P) / évapotranspiration potentielle moyenne par an (ETP)

 ♦ Équivalent étranger : Aridity index.

♦ Indice correspondant à sa tolérance à différents paramètres : lumière, température, continentalité, acidité, azote, humidité et salinité.
L’indice d’humidité édaphique (F) est évalué à partir du référentiel Ellenberg (Ellenberg, 1988, première édition en 1974) où chaque espèce végétale est associée à une valeur variant de 1 à 12. Peut s’ajouter à cet indice, celui de l’azote (N) reflétant un niveau trophique. Il s’agit de réaliser un inventaire phytosociologique à partir de quadrats. Sur une zone humide d’un hectare avec une communauté végétale hétérogène, il faut prévoir quatre à cinq quadrats.
Le but est d’identifier les espèces les plus caractéristiques de la zone humide. Par quadrat, le recouvrement de chaque espèce végétale sera estimé visuellement par l’observateur. Ce recouvrement est exprimé à l’aide de coefficients d’abondance-dominance de Braun-Blanquet Les données de chaque quadrat sont analysées à la suite du calcul des indices "F" et "N" d’Ellenberg. Ne sont retenues que les espèces ayant un coefficient d’abondance-dominance de 2, 3, 4 et 5. Il s’agit d’associer à chaque espèce végétale du référentiel Ellenberg, une valeur "F" variant de 1 à 12 et une valeur "N" variant de 1 à 9 décrites dans les tableaux ci-dessous.
Une fois les valeurs affectées à chaque espèce, il est effectué une moyenne des valeurs "F" et des valeurs "N" par relevé puis pour l’ensemble des relevés. Les deux notes finales indiquent ainsi l’état d’humidité édaphique (F) et le niveau trophique (N) de la zone humide

 ♦ Équivalent étranger : Ellenberg index.

♦ Paramètre de comparaison rigoureux, indépendant de la richesse spécifique et est très utile pour la comparaison des dominances potentielles entre sites (interzone et intrazone ou groupes floristiques). Il permet d’apprécier les déséquilibres que l'indice de diversité ne peut pas estimer. Plus sa valeur a tendance à se rapprocher de 1, plus il traduit un peuplement équilibré.
Il traduit le degré de diversité atteint par un peuplement ou un groupement floristique et sa valeur résulte du rapport de l’indice de diversité de Shannon & Weaver (H') ou diversité réelle sur la valeur de la diversité théorique maximale (Hmax) :

R = H’ / Hmax

   où  •  H’  correspond à l’indice de Shannon & Weaver
          • Hmax = ln S (avec S = nombre total d’espèces)

L’indice R permet d’évaluer le poids de chaque espèce dans l’occupation de l’espace et varie entre 0 et 1. Il tend vers 1 (maximal) quand les espèces ont des abondances identiques dans le peuplement (ou lorsque chacune des espèces est représentée par le même nombre ’individus) et vers 0 (minimal) lorsque la majorité des effectifs correspond à une seule espèce.

♦ Équivalent étranger : Pielou index.

♦ Également appelé indice de dominance ou de répartition des individus entre les espèces d’une communauté, il est la probabilité que deux individus choisis au hasard à partir d’un échantillon appartiennent à la même espèce.
C’est un indice de diversité qui donne plus de poids aux espèces abondantes qu’aux espèces rares et le fait d’ajouter des espèces rares à un échantillon, ne modifie pratiquement pas la valeur de l’indice de diversité. Il mesure la probabilité que deux individus sélectionnés au hasard appartiennent à la même espèce. Il permet d’exprimer la dominance d’une espèce lorsqu’il tend vers 0 ou qu’il varie entre 0 et 1. Sa formule mathématique est :

          n (n_i - 1)
D = Σ_i ───────
          N (N - 1)

    où   •  S  représente le nombre total d’espèces observées dans un groupe floristique considéré
             • N le nombre total d’individus, n_i le nombre d’individus de l’espèce i dans ce groupe
             • p_i = n_i / N

♦ Équivalent étranger : Simpson index.

♦ Mesure de la variabilité d’un niveau trophique des proies consommées par un groupe trophique. Il est caclulé par la formule :

IO = Σ_i ( τ_i – (τ_j - 1) )² x DC_ij )

   où   •  τ    est le niveau trophique du groupe proie i ou prédateur j
            •  DC_ij  est la fraction du groupe proie i dans le régime alimentaire de j

♦ Équivalent étranger : Omnivory index (OI).

♦ Voir : Indice de diversité.
♦ Équivalent étranger : Biodiversity index..

♦ Noté NO (pour niche overlap en anglais), il est le produit du chevauchement alimentaire de Schoener (1970) noté dm et de l’indice de chevauchement géographique temporel noté gm.

dm = 1 – 0,5 x ( Σ_dm (Px_i − Py_i) )

gm = 1 – 0,5 x ( Σ_km(%CPUEx_k − %CPUEy_k)

NO = dm x gm

   où  •  m  est le mois
          •  Px_i et Py_i sont les proportions de l’espèce i dans le régime des espèces x et y (ou la pêche si x ou y correspondent aux pêcheurs)
          •  CPUEx_k et CPUEy_k sont les proportions des captures par unité d’effort dans le carré statistique k au mois m

♦ Équivalent étranger : Hansson trophic overlap index.

♦ Terme statistique désignant le test d'homogénéité d'un ensemble de prélèvements afin d'en déterminer la dispersion.
♦ Équivalent étranger : Dispersion index.

♦ Coefficient traduisant le degré de diversité d'une communauté. Son expression est fonction de deux paramètres : le nombre d'espèces et le nombre d'individus par espèce. Il existe une multitude d'indices mais le plus couramment utilisé est celui de Shannon et Weaver (1949) qui exprime l'importance relative du nombre des espèces abondantes dans un milieu donné. Ainsi, plus la proportion des espèces rares est forte et celle des espèces abondantes réduite, plus l'indice de diversité est grand. L'indice est minimum quand tous les individus appartiennent à la même espèce ; il est maximum quand chaque individu représente une espèce distincte.

> Les différents indices de diversité sont les suivants :

Index de Diversité maximale (H)

Hmax= log₂

où S est la richesse exprimée en nombre d'espèces

Indice de Shannon

Indice permettant de mesurer la biodiversité. Il est fondé sur la notion d'entropie (entropie de Shannon).

H' = -∑ (ni / N) log₂ (ni / N)

où ni est le nombre d'individus de l'espèce du rang i N est le nombre total des individus Il est possible de choisir arbitrairement la base du logarithme et on trouve donc souvent dans la littérature scientifique log ou log de base 2 à la place de ln.
Cet indice permet de quantifier l'hétérogénéité de la biodiversité d'un milieu d'étude et donc d'observer une évolution au cours du temps. Cet indice varie toujours de 0 à ln S (ou log S ou log₂ S, selon le choix de la base du logarithme). L'indice tend vers 0 quand le nombre d'espèces est faible et qu'une ou quelques espèces dominent, et il est d'autant plus grand que le nombre d'espèces est élevé et l'abondance est répartie équitablement.

♦ Synonyme : Indice de biodiversité.

♦ Équivalent étranger : (Bio)Diversity index.

 ♦ Il s'agit d'une mesure permettant d'associer les indices de Shannon-Wiener et de Simpson (Grall et Hily, 2005).

> Type de répartition

δ² = ∑ (ni - m) ²/ n-1

 où   • ni  est le nombre d'individus de l'espèce du relevé i pris en considération
         • m   est la moyenne du nombre d'individus de tous les relevés de l'espèce
         • n   est le nombre total de relevés

Cet indice est le plus souvent utilisé dans le but de connaître le mode de répartition de l'espèce dans un milieu donné.
La répartition de l'espèce est de type :

• uniforme           >>  δ² = 0
• contagieuse   >> δ² > m
• régulière           >> δ² < m
• aléatoire           >> δ² = m

> Équitabilité
Les valeurs obtenues par le calcul de l'indice H' permettent de calculer l'indice d'équitabilité J' :

J' = H' / Hmax = H' / log₂ S

Cet indice rend compte de l'équirépartition des individus par espèce, J’ varie entre 0 (abondance d'une seule espèce dans le peuplement) et 1 (le nombre d'individus par espèce est presque le même).

Les principaux indices d'équitabilité consistent à établir le rapport entre la diversité mesurée et la diversité théorique maximale. La valeur du nombre total d'espèces de la population échantillonnée reste pratiquement impossible à déterminer. Il est donc d'usage de prendre le nombre total d'espèces de l'échantillon comme valeur. Cette valeur sous-estimant le nombre réel d'espèces et étant fortement dépendante de la taille des échantillons, l'équitabilité se trouve toujours surestimée. En fonction de l'indice de diversité sur lequel il est calculé, l'indice d'équitabilité donnera plus ou moins de poids aux espèces rares (indice de Shannon) ou abondantes (indice de Simpson).
  - L'indice d'équitabilité de Simpson notée Es est le rapport entre la diversité D et la richesse spécifique S. Il mesure la probabilité que deux individus sélectionnés au hasard appartiennent à la même espèce. Il permet d'exprimer la dominance d'une espèce lorsqu'il tend vers 0 ou qu'il varie entre 0 et 1.

> Amplitude d’habitat
Mesure l'hétérogénéité de la distribution des individus dans un gradient végétal. Elle traduit l'amplitude de la niche spatiale. Elle est définit comme suit :

AH = e^H'

   où    •  e   est la base des logarithmes népériens
            •  H'  =  -Σ P_i log₂ P_i
            •  P_i  est la proportion des individus de l'espèce dans le milieu i.

Ce paramètre varie de 1 à n (pour n milieux étudiés).  AH vaut 1 quand l'espèce n'est présente que dans un milieu et n quand l'espèce est répandue de manière égale dans les n milieux.

- Indice de similarité de Jaccard -

Définit la similitude comme étant l'importance de remplacement des espèces ou les changements biotiques à travers les gradients environnementaux. Il permet une comparaison entre deux sites, car il évalue la ressemblance entre deux relevés en faisant le rapport entre les espèces communes aux deux relevés et celles propres à chaque relevé.
Il a pour formule :

J_ij = c / ( a+b+c)

     où  •  a  est le nombre d'espèces communes au relevé i et au relevé j
            •  b  est le nombre d'espèces présentes seulement dans le relevé i
            •  c  est le nombre d'espèces présentes seulement dans le relevé j

Cet indice varie de 0 à 1 et ne tient compte que des associations positives.

- Indice patrimonial -
Consiste à évaluer la valeur de conservation d'une communauté en fonction des espèces rares présentes : plus il y a d'espèces rares dans une communauté, plus sa valeur est élevée. La rareté des espèces est estimée à partir de leur occurrence. Ainsi chaque espèce se voit attribuer un poids (α) en fonction de son occurrence :

α = 1/Qi

     où  •  Qi est l'occurrence de l'espèce i.
Les espèces les plus rares auront le poids le plus fort, avec le poids maximum (αmax) pour l'espèce qui a la plus faible occurrence (Qmin). Les espèces les plus communes auront le poids le plus faible, avec le poids minimum (α min) pour l'espèce à la plus forte occurrence (Qmax). Pour une communauté donnée, l'indice se calcule de la manière suivante :

Σα             
───── - α min
N               
IP = ──────────────    
α max - α min

   où    N  est le nombre d'espèces de la communauté i est le poids de l'ième espèce, et max et min sont les poids maximum et minimum définis précédemment.
Cet indice comporte deux paramètres : la richesse spécifique et le poids des espèces (fonction de l'occurrence), ce qui en fait un indice composite. Contrairement à l'indice de rareté, cet indice est normé entre 0 et 1, ce qui facilite sa lecture et permet les comparaisons entre communautés.

♦ Équivalent étranger : Diversity Hill index.

♦ Il permet de mesurer l’amplitude de la niche écologique en évaluant la proportion de l’habitat utilisé par une espèce.

B = 1 / Σ p_i²

  où     • B est la mesure de l’amplitude de niche
             • p_i est la proportion d’une espèce trouvée dans l’environnement i

♦ Équivalent étranger : Levins’ index.

♦ Cet indice de richesse spécifique (noté RMg) permet d’estimer la richesse spécifique absolue, indépendamment de la taille de l’échantillon. Il est utilisé pour vérifier la diversité dans différents sites, a l’avantage de ne pas avoir de seuil défini et permet aussi de pondérer la taille des échantillons. Cet indice est simple à calculer mais il peut s’avérer très dépendant de l’effort d’échantillonnage.
La valeur de cet indice s’obtient par la formule suivante :

RMg = S -1/ ln (N)

  où    • N est le nombre d’individus
            • S le nombre total d’espèces

♦ Équivalent étranger : Margalef index.