I2M2

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Terme	Définition
I2M2	♦ Acronyme pour : "Indice invertébrés multi-métrique" ♦ Le calcul de cet indice repose d’une part sur la mise en oeuvre d’un protocole d’échantillonnage fondé sur la réalisation de trois prélèvements (B1, B2 et B3) réunissant chacun quatre prélèvements unitaires, et d’autre part sur un protocole de traitement des échantillons prélevés. La construction de l’I2M2 a pris en considération 10 catégories de pressions chimiques (micropolluants, matières phosphorées, etc.) et 7 catégories de pressions hydromorphologiques (instabilité hydrologique, colmatage, etc.). Cet indice permet un ratio de qualité écologique (EQR) qui correspond à l’écart entre la situation observée et la situation de référence. Pour sa construction, plus de 2 500 métriques taxonomiques décrivant les communautés macrobenthiques ont été testées en fonction de différents critères statistiques comme par exemple le caractère positif ou négatif de la réponse des différentes métriques à une catégorie de pression donnée ou le calcul de coefficients de variation. Parmi ces 2 500 métriques, seulement cinq ont été retenues. Ces cinq métriques complémentaires apportent des informations sur la communauté en place, il s’agit de l’Average Score Per Taxon (ASPT), la diversité de Shannon (H), la richesse taxonomique (TAX) (selon le niveau requis dans la norme XP T90-388), la fréquence relative des organismes polyvoltins (PS) et la fréquence relative des organismes ovovivipares (OS). Les trois premières (ASPT, H’ et TAX) sont couramment utilisées dans d’autres indices européens prouvant ainsi leur caractère bio-indicateur. Les deux dernières (PS et OS) sont des métriques innovantes montrant l’intérêt de développer une approche plus fonctionnelle. L’Average Score Per Taxon (ASPT), calculé sur les habitats dominants (phases B et C), correspond au niveau de polluo-sensibilité moyen de l’assemblage des macroinvertébrés benthiques (au moins un individu) et varie de 0 à 10. L’indice de diversité de Shannon H’, (Shannon, 1948) est calculé sur les habitats les plus biogènes (phases A et B) avec la formule suivante : Hʹ = −Σ_i (P_in_i= 1 × lnP_i) où • P_i correspond à la proportion de l’effectif du taxon i par rapport à l’effectif total des n taxons. L’indice de diversité de Shannon est un indice de diversité spécifique (taxons identifiés à l’espèce), or le niveau d’identification requis des taxons dans le calcul de l’I2M2 est plus faible, ce qui peut entrainer une part d’incertitude sur les valeurs de l’indice. Guerold a montré que le changement de niveau d’identification entre espèce et genre/genre-famille conduisait à une sous-estimation de la valeur H’. Cependant, il est à noter que lors de cette étude tous les taxons n’ont pas été identifiés à l’espèce. La richesse taxonomique (TAX) correspond au nombre de taxons identifiés au niveau systématique requis par la norme AFNOR XP T90-388 au moins représenté par un individu dans l’ensemble du prélèvement (phases A, B et C). La fréquence relative des taxons polyvoltins (PS) (i.e. avec au moins deux générations successives au cours d’une année) est calculée sur l’ensemble des listes faunistiques (phases A, B et C). Cette métrique révèle une stabilité ou instabilité stationnelle. En effet, lorsqu’un milieu connait une dégradation, les espèces à cycle long ont tendance à disparaître (espèces monovoltines), tandis que les espèces à cycle courts augmentent (espèces polyvoltines). La fréquence relative des taxons ovovivipares (OS) (i.e. dont la totalité du développement embryonnaire s’effectue dans l’abdomen de la femelle, l’éclosion des oeufs suivant immédiatement leur expulsion dans le milieu aquatique) est calculée sur l’ensemble des listes faunistiques (phases A, B et C). Cette métrique informe sur les dégradations de l’habitat. Les fréquences relatives des taxons polyvoltins et ovovivipares sont calculées sur l’ensemble du prélèvement (phases A, B et C) selon la formule suivante (Usseglio-Polatera, et al., 2000) : M = (Σ_i m_iS_i x ln(q_i + 1) ) / Σ ln(q_i + 1) S_i où • M correspond à la fréquence relative d’utilisation de la modalité considérée sur l’ensemble du prélèvement • S le nombre total de taxons, • m_i la fréquence relative d'utilisation de la modalité m du trait biologique considéré pour le taxon i • q_i l’abondance du taxon i dans l’assemblage faunistique considéré. Grâce à leur combinaison et leur pondération par des coefficients de discrimination, elles permettent d’intégrer plusieurs types de pressions physico-chimiques et morphologiques. Ainsi, sont calculés 17 sous-indices pour chacune des catégories de pression associée à la qualité de l’eau. La note de l’indice I2M2 correspond à la moyenne arithmétique de ces 17 sous-indices et est comprise entre 0 et 1. Pour conclure, l’I2M2 est un nouvel indice qui permet le calcul d’écart à la référence ; il prend en compte la typologie des cours d’eau mais également les abondances, la diversité et le ratio entre taxons sensibles et taxons résistants et montre une sensibilité aux 17 catégories de pression prises en compte dans l’élaboration de l’indice et représentatives des principales pressions subies par les milieux aquatiques. Karr et Chu (1997) ont déjà pu démontrer que les indices multimétriques apportaient des évaluations plus robustes que les indices monométriques. Ainsi, ce nouvel indice, l’I2M2, donne une évaluation plus efficace, plus robuste et plus en adéquation avec les critères de la DCE et devient comparable aux autres méthodes européennes. > Par comparaison avec l’IBGN, la mise au point de l’I2M2 permet notamment : La prise en compte de 10 catégories de pression en relation avec la qualité physico-chimique de l’eau : matière organique, matières azotées (hors nitrates), nitrates, matières phosphorées, matières en suspension, acidification, métaux, pesticides, hydrocarbures aromatiques polycycliques, micropolluants organiques La prise en compte de sept catégories de pression en relation avec la qualité de l’hydromorphologie et l’utilisation de l’espace (voies de communication dans le lit mineur, ripisylve, intensité d’urbanisation, risque de colmatage, etc.) L’expression des métriques en EQR, afin de permettre (i) la prise en compte de la typologie et (ii) une comparaison directe des valeurs de métriques pour tous les cours d’eau relevant d’un protocole normalisé La prise en compte de plusieurs échelles de calcul pour les métriques candidates à l’intégration dans l’I2M2 (B1, B2, B3, B1+B2, B2+B3 et B1+B2+B3) La sélection des métriques les plus pertinentes à l’intégration dans l’indice, notamment sur la base de (i) leur caractère généraliste (réponse significative à au moins sept des 10 catégories de pression liées à la qualité de l’eau et à au moins à cinq des sept catégories de pression liées à l’hydromorphologie ou au type d’occupation de l’espace), (ii) leur efficacité de discrimination des peuplements soumis à perturbation, (iii) leur stabilité en conditions de référence et (iv) leur non redondance au sein de la sélection finale de métriques. L’indice I2M2 apparaît comme beaucoup plus sensible que l’IBGN aux perturbations anthropiques et présente une efficacité de discrimination des situations perturbées beaucoup plus importante. ♦ Équivalent étranger : Invertebrate multi-metric index (I2M2).

Terme

Définition

♦ Acronyme pour : "Indice invertébrés multi-métrique"
♦ Le calcul de cet indice repose d’une part sur la mise en oeuvre d’un protocole d’échantillonnage fondé sur la réalisation de trois prélèvements (B1, B2 et B3) réunissant chacun quatre prélèvements unitaires, et d’autre part sur un protocole de traitement des échantillons prélevés. La construction de l’I2M2 a pris en considération 10 catégories de pressions chimiques (micropolluants, matières phosphorées, etc.) et 7 catégories de pressions hydromorphologiques (instabilité hydrologique, colmatage, etc.).
Cet indice permet un ratio de qualité écologique (EQR) qui correspond à l’écart entre la situation observée et la situation de référence. Pour sa construction, plus de 2 500 métriques taxonomiques décrivant les communautés macrobenthiques ont été testées en fonction de différents critères statistiques comme par exemple le caractère positif ou négatif de la réponse des différentes métriques à une catégorie de pression donnée ou le calcul de coefficients de variation. Parmi ces 2 500 métriques, seulement cinq ont été retenues. Ces cinq métriques complémentaires apportent des informations sur la communauté en place, il s’agit de l’Average Score Per Taxon (ASPT), la diversité de Shannon (H), la richesse taxonomique (TAX) (selon le niveau requis dans la norme XP T90-388), la fréquence relative des organismes polyvoltins (PS) et la fréquence relative des organismes ovovivipares (OS).
Les trois premières (ASPT, H’ et TAX) sont couramment utilisées dans d’autres indices européens prouvant ainsi leur caractère bio-indicateur. Les deux dernières (PS et OS) sont des métriques innovantes montrant l’intérêt de développer une approche plus fonctionnelle. L’Average Score Per Taxon (ASPT), calculé sur les habitats dominants (phases B et C), correspond au niveau de polluo-sensibilité moyen de l’assemblage des macroinvertébrés benthiques (au moins un individu) et varie de 0 à 10. L’indice de diversité de Shannon H’, (Shannon, 1948) est calculé sur les habitats les plus biogènes (phases A et B) avec la formule suivante :

Hʹ = −Σ_i (P_in_i= 1 × lnP_i)

où • P_i correspond à la proportion de l’effectif du taxon i par rapport à l’effectif total des n taxons.

L’indice de diversité de Shannon est un indice de diversité spécifique (taxons identifiés à l’espèce), or le niveau d’identification requis des taxons dans le calcul de l’I2M2 est plus faible, ce qui peut entrainer une part d’incertitude sur les valeurs de l’indice. Guerold a montré que le changement de niveau d’identification entre espèce et genre/genre-famille conduisait à une sous-estimation de la valeur H’. Cependant, il est à noter que lors de cette étude tous les taxons n’ont pas été identifiés à l’espèce. La richesse taxonomique (TAX) correspond au nombre de taxons identifiés au niveau systématique requis par la norme AFNOR XP T90-388 au moins représenté par un individu dans l’ensemble du prélèvement (phases A, B et C). La fréquence relative des taxons polyvoltins (PS) (i.e. avec au moins deux générations successives au cours d’une année) est calculée sur l’ensemble des listes faunistiques (phases A, B et C). Cette métrique révèle une stabilité ou instabilité stationnelle. En effet, lorsqu’un milieu connait une dégradation, les espèces à cycle long ont tendance à disparaître (espèces monovoltines), tandis que les espèces à cycle courts augmentent (espèces polyvoltines). La fréquence relative des taxons ovovivipares (OS) (i.e. dont la totalité du développement embryonnaire s’effectue dans l’abdomen de la femelle, l’éclosion des oeufs suivant immédiatement leur expulsion dans le milieu aquatique) est calculée sur l’ensemble des listes faunistiques (phases A, B et C). Cette métrique informe sur les dégradations de l’habitat. Les fréquences relatives des taxons polyvoltins et ovovivipares sont calculées sur l’ensemble du prélèvement (phases A, B et C) selon la formule suivante (Usseglio-Polatera, et al., 2000) :

M = (Σ_i m_iS_i x ln(q_i + 1) ) / Σ ln(q_i + 1) S_i

  où • M correspond à la fréquence relative d’utilisation de la modalité considérée sur l’ensemble du prélèvement
         • S le nombre total de taxons,
         • m_i la fréquence relative d'utilisation de la modalité m du trait biologique considéré pour le taxon i
         • q_i l’abondance du taxon i dans l’assemblage faunistique considéré.

Grâce à leur combinaison et leur pondération par des coefficients de discrimination, elles permettent d’intégrer plusieurs types de pressions physico-chimiques et morphologiques. Ainsi, sont calculés 17 sous-indices pour chacune des catégories de pression associée à la qualité de l’eau. La note de l’indice I2M2 correspond à la moyenne arithmétique de ces 17 sous-indices et est comprise entre 0 et 1. Pour conclure, l’I2M2 est un nouvel indice qui permet le calcul d’écart à la référence ; il prend en compte la typologie des cours d’eau mais également les abondances, la diversité et le ratio entre taxons sensibles et taxons résistants et montre une sensibilité aux 17 catégories de pression prises en compte dans l’élaboration de l’indice et représentatives des principales pressions subies par les milieux aquatiques. Karr et Chu (1997) ont déjà pu démontrer que les indices multimétriques apportaient des évaluations plus robustes que les indices monométriques. Ainsi, ce nouvel indice, l’I2M2, donne une évaluation plus efficace, plus robuste et plus en adéquation avec les critères de la DCE et devient comparable aux autres méthodes européennes.

> Par comparaison avec l’IBGN, la mise au point de l’I2M2 permet notamment :

La prise en compte de 10 catégories de pression en relation avec la qualité physico-chimique de l’eau : matière organique, matières azotées (hors nitrates), nitrates, matières phosphorées, matières en suspension, acidification, métaux, pesticides, hydrocarbures aromatiques polycycliques, micropolluants organiques
La prise en compte de sept catégories de pression en relation avec la qualité de l’hydromorphologie et l’utilisation de l’espace (voies de communication dans le lit mineur, ripisylve, intensité d’urbanisation, risque de colmatage, etc.)
L’expression des métriques en EQR, afin de permettre (i) la prise en compte de la typologie et (ii) une comparaison directe des valeurs de métriques pour tous les cours d’eau relevant d’un protocole normalisé
La prise en compte de plusieurs échelles de calcul pour les métriques candidates à l’intégration dans l’I2M2 (B1, B2, B3, B1+B2, B2+B3 et B1+B2+B3)
La sélection des métriques les plus pertinentes à l’intégration dans l’indice, notamment sur la base de (i) leur caractère généraliste (réponse significative à au moins sept des 10 catégories de pression liées à la qualité de l’eau et à au moins à cinq des sept catégories de pression liées à l’hydromorphologie ou au type d’occupation de l’espace), (ii) leur efficacité de discrimination des peuplements soumis à perturbation, (iii) leur stabilité en conditions de référence et (iv) leur non redondance au sein de la sélection finale de métriques.

L’indice I2M2 apparaît comme beaucoup plus sensible que l’IBGN aux perturbations anthropiques et présente une efficacité de discrimination des situations perturbées beaucoup plus importante.

♦ Équivalent étranger : Invertebrate multi-metric index (I2M2).