Post on 17-Jul-2020
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
LA BIODIVERSITE FONCTIONNELLE
(Cas des Carabidae)
Pratiques agricoles et contexte paysager
Jean-Luc ROGER
INRA SAD Paysage
1. Généralités sur les Carabidae
2. Pourquoi étudier les Carabidae
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
1. Généralités sur les Carabidae
Importance de cette famille de coléoptère :
- 1.800 genres et 50.000 espèces dans le monde
- Plus de 1.500 espèces recensés en France (165 dans les
paysages agricoles du nord ouest de la France)
- En France = présence du niveau de la mer à 3000 m d’altitude
- En culture = jusqu’à 800.000 individus/ha
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
1. Généralités sur les Carabidae
Biologie – Écologie des Carabidae
- Cycle biologique = 2 périodes de reproduction
Espèces à activités et reproduct° printanière (la majorité)
Espèces à activités et reproduct° automnale
0
5
10
15
20
25
30
35
40
AVR
IL
MAI
JUIN
JUIL
AO
UT
SEPT
OCT
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
AVR
IL
MAI
JUIN
JUIL
AO
UT
SEPT
OCT
Anchomenus dorsalis Carabus problematicus
0
5
10
15
20
25
30
35
AVR
IL
MAI
JUIN
JUIL
AO
UT
SEPT
OCT
Poecilus cupreus
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
1. Généralités sur les Carabidae
Biologie – Écologie des Carabidae
- Régime Alimentaire = Très variable entre espèces et peu de
spécialisation pour une espèce donnée (opportuniste). La taille
des proies est corrélée avec celle de l’individu.
80 % sont des prédateurs généralistes (limaces,
escargots, pucerons, larves de taupins, chenilles, larves de
diptères,...)
20 % ont un régime mixte, phytophage ou spécialiste
collemboles
Mais des études récentes montrent que des prédateurs
généralistes peuvent aussi consommer des graines d’adventices
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
1. Généralités sur les Carabidae
Biologie – Écologie des Carabidae
- Habitats = très diversifiés (prairies, forêts, cultures, tourbières,
dunes,...)
Paysage grandes cultures
Pterostichus
melanarius
80%
Poecilus
cupreus
8%
Anchomenus
dorsalis
3%
Autres
9%
Pterostichus melanarius
Poecilus cupreus
Anchomenus dorsalis
Autres
Paysage polycultures-élevage
Pterostichus
melanarius
31%
Poecilus cupreus
24%
Anchomenus
dorsalis
12%
Metallina lampros
10%
Pseudoophonus
rufipes
9%
Agonum muelleri
6%
Autres
8%
Pterostichus melanarius
Poecilus cupreus
Anchomenus dorsalis
Metallina lampros
Pseudoophonus rufipes
Agonum muelleri
Autres
Taille Régime alimentaire Activité Bois Haie Prairie Culture
Abax parallelepipedus 4 Pred Généraliste 05 à 08
Agonum muelleri 2 Pred Généraliste 05 à 07
Amara lunicollis 2 Phytophage 06 à 09
Amara plebeja 2 Phytophage 05 à 07
Anchomenus dorsalis 2 Pred Généraliste 04 à 07
Bembidion quadrimaculatum 1 Pred Généraliste 06 à 09
Carabus auratus 4 Pred Généraliste 05 à 07
Carabus intricatus 4 Pred Généraliste 05 à 06
Carabus problematicus 4 Pred Généraliste 07 à 09
Carabus violaceus purp. 4 Pred Généraliste 07 à 09
Harpalus affinis 3 Régime mixte 05 à 07
Loricera pilicornis 2 Spé Collemboles 04 à 08
Metallina lampros 1 Pred Généraliste 05 à 09
Nebria brevicollis 3 Pred Généraliste 05 à 06
Notiophilus palustris 1 Spé Collemboles 05 à 09
Ocydromus tetracolus 2 Pred Généraliste 04 à 07
Phyla obtusa 1 Pred Généraliste 07 à 09
Poecilus cupreus 3 Pred Généraliste 04 à 09
Poecilus versicolor 3 Pred Généraliste 05 à 07
Pseudoophonus rufipes 3 Régime mixte 05 à 09
Pterostichus madidus 3 Pred Généraliste 06 à 09
Pterostichus melanarius 3 Pred Généraliste 06 à 09
Pterostichus niger 4 Pred Généraliste 06 à 09
Trechus quadristriatus 1 Spé Collemboles 07 à 09
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
1. Généralités sur les Carabidae
Biologie – Écologie des Carabidae
- Dispersion essentiellement terrestre mais grande variabilité
entre espèces (25 % aptère ou brachyptère, 30 % dimorphe, 45
% macroptère)
- Longévité = de 1 à 5 ans
- Activité surtout nocturne (25% diurne, 15 % diurne et nocturne
et 60% nocturne)
- Forte sensibilité aux conditions d’humidité et de température
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
2. Pourquoi étudier les Carabidae
Pour leur intérêt patrimonial
- Ex. de Carabidés protégés
Aphaenops loubensi (fossile vivant des cavernes)
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
2. Pourquoi étudier les Carabidae
Pour leur intérêt patrimonial
- Ex. de Carabidés protégés
Carabus solieri (sommet des Alpes maritimes)
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
2. Pourquoi étudier les Carabidae
Indicateur de la structure des paysages
Espèces d’ambiance
forestière
Espèces
de cultures
Espèces rares
Espèces d’ambiance
forestière
Espèces
de cultures
Espèces rares
Bocage dense
Bocage lâche
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
2. Pourquoi étudier les Carabidae
Auxiliaires des cultures
- Au sommet de la chaîne alimentaire des invertébrés, ils
contrôlent un grand nombre de ravageurs de nos cultures tout en
étant rarement des spécialistes
- Certaines espèces granivores permettent le contrôle des
adventices
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Activités
d’aménagement :
haie/bocage, bandes
enherbées
Activités
d’entretien :
bordures de
champ, bocage
Activités de
production :
cultures et leurs
modes de conduite
Ex. : Gradient bocager et
communautés de carabes
Ex. : Hétérogénéité de la mosaïque agricole/
diversité - dynamique des communautés
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Activités
d’aménagement :
haie/bocage, bandes
enherbées
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Rôle des haies et du bocage pour les communautés de carabes ?
• Rôle de la diversité des
haies (structure,
végétation) pour la
diversité des
communautés ?
Bocage dense
• Rôle de la structure du
réseau bocager pour la
diversité des
communautés ?
Bocage lâche
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Suivi dans des paysages avec différentes densités de bocage
- 30 haies suivies : 10 par type de densité de bocage
B
Bocage
intermédiaire
Caractérisation des types de communautés de carabes dans des paysages contrastés, et de
leur évolution sur plusieurs années
A
Bocage dense
C Bocage lâche
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
2 à 3 m
- Critères de choix des haies (échantillon représentatif de chaque mini-réseau) :
. Structure (talus seul – talus+fossé)
. Type d’arborescence (arborescente continue, discontinue ou arbustive)
. Type de gestion (ragosse, coupelle, cépée)
. Occupation du sol des parcelles adjacentes
. Accessibilité des lieux de piégeage
- Protocole de piégeage :
. 3 pièges Barber/haie avec 150 ml de liquide dans chaque piège (1/2 de MPG 50% + 1/2 d’eau à 10%
de NaCl)
. Période de piégeage : de début avril à fin octobre (durée de chaque session = 2 semaines)
. Triage et détermination des insectes
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Abondance 2007 à 2011
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
MRA MRB MRC
MRA (dense), MRB (intermédiaire), MRC (ouvert)
Ab
on
dan
ce %
Richesse spécifique 2007 à 2011
05
10152025303540455055606570758085
MRA MRB MRC
MRA (dense), MRB (intermédiaire), MRC (ouvert)
n e
sp
èces
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
90% de l'abondance
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
MRA MRB MRC
MRA (dense), MRB (intermédiaire), MRC (ouvert)
n e
sp
èces
Taille
0
10
20
30
40
50
60
70
TAILLE 1 TAILLE 2 TAILLE 3 TAILLE 4
Taille (1=<5mm, 2=5à10mm, 3=10à15, 4 >15mm)
Po
urc
en
tag
e/M
R
MRA
MRB
MRC
Système alaire
0
10
20
30
40
50
60
70
SYS ALAIRE 1 SYS ALAIRE 2 SYS ALAIRE 3
Sys. alaire (1=aptère, 2=dimorphe, 3=macroptère)
Po
urc
en
tag
e/M
R
MRA
MRB
MRC
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Activités de
production :
cultures et leurs
modes de conduite
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Rôle de l’hétérogénéité de la mosaïque agricole pour la diversité et la dynamique intra-annuelle
des communautés de carabes
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
• Lutte bio par conservation proposée comme alternative aux traitements phytosanitaires contre les ravageurs.
• Promouvoir le contrôle bio des ravageurs implique de comprendre comment les facteurs locaux et paysagers influencent les communautés d’auxiliaires de cultures.
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Hétérogénéité du paysage et biodiversité : Eléments non cultivés
A l’échelle du paysage : Quantité d’éléments non cultivés vs. matrice agricole.
Haies et bordures de champs : Habitat, refuge, corridor… Source d’insectes auxiliaires
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Hétérogénéité du paysage et biodiversité : Mosaïque cultivée
Diversité de SdC (couverts, ITK, rotations…) : Hétérogénéité plus ou moins visible de la mosaïque
Cette hétérogénéité de la mosaïque des cultures : potentiellement importante pour les espèces qui
utilisent les cultures pendant leur cycle de vie.
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Hétérogénéité intra-annuelle de la mosaïque cultivée
Etats de couverts cultivés
Mai Août
Maïs Orge
• Variabilité de la qualité des ressources (phénologie culture, interventions culturales).
• Disponibilité asynchrone des ressources (date semis et d’interventions culturales).
• Modifications de l’organisation spatiale des habitats (mosaïque de dynamiques locales liées à la phénologie des cultures et aux pratiques).
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Méthodes : suivi empirique (2010)
“Micro-paysage” (30 ha), situé au nord de la ZAA Mosaïque de cultures (6 parcelles) et leurs bordures. Echanges supposés limités avec les zones alentours.
Cultures avec états de couverts contrastés pendant l’activité des carabes :
• Maïs : sol nu (printemps) -> couvert dense (été ->automne).
• Orge, blé, pois : couvert dense (printemps) -> réduit après récolte (milieu été).
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Echantillonnage en continu de mai à septembre
Mouvements : Pièges à interception aux interfaces entre cultures, et entre cultures et bordures. 2 PI / interface.
Activité-densité: Pièges libres (2 pots) 5 PL / culture, 2 PL / bordure.
interface
Suivi des conditions environnementales (cultures et bordures) : -Etats des couverts végétaux : hauteur, stade phéno, recouvrement. -Conditions microclimatiques : température.
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Richesse spécifique dans les bordures et cultures
Richesse spécifique - n semaines
18
1818 18
18 18
17,5
1818
18
16
17
17 17
18
18
18 18
14,7
15 16
13
0
10
20
30
40
50
60
70
80
BO
bois
é
BO
03
BO
07
BO
01
BO
06
BO
02
BO
her
beuse
BO
08
BO
04
BO
05
BO
09 BE
BE01
BE02 M
A
MA01
MA02
MA03
Céré
ales
-pois
OR01
PO01
BL01
Occupation du sol
n e
sp
èces
n semaines
Richspé
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Activité-densité dans les bordures et cultures
Abondance pondérée/jours/pièges
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
BO b
oisé
BO03
BO06
BO07
BO02
BO01
BO h
erbe
use
BO08
BO04
BO09
BO05 BE
BE02
BE01 MA
MA03
MA02
MA01
Cér
éales-
pois
OR01
PO01
BL01
Occupation du sol
n e
sp
èc
es
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Espèces dominantes dans les bordures et cultures
n espèces pour 90% de l'abondance
0
2
4
6
8
10
12
14
16
BO b
oisé
BO01
BO07
BO03
BO06
BO02
BO h
erbeu
se
BO05
BO04
BO08
BO09 B
E
BE01
BE02
MA
MA01
MA03
MA02
Céré
ales-
pois
BL0
1
OR01
PO01
Occupation
n e
sp
èces
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Dynamique des espèces plus actives au printemps
0
2
4
6
8
10
1 3 5 7 9 11 13 15 17
Semaine
Agonum
dorsale
Pterostichus
cupreus
0
2
4
6
8
10
12
1 3 5 7 9 11 13 15 17
Semaine
Maïs
Céréales hiver & pois
Bembidion
lampros
0
5
10
15
20
25
30
35
1 3 5 7 9 11 13 15 17
Semaine
Activité densité
(moyenne / piège / semaine)
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
-7
-5
-3
-1
1
3
5
7
1 3 5 7 9 11 13 15 17
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
1 3 5 7 9 11 13 15 17
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
1 3 5 7 9 11 13 15 17
Vers le maïs
Vers les céréales & pois
Orientation des flux entre
cultures (nb. moyen d’ind.
entrants – sortants)
Effet de masse ? Vers couverts
favorables (céré-
pois) ?
Maïs = couvert
favorable ?
Dynamique des espèces plus actives au printemps Agonum
dorsale
Pterostichus
cupreus
Bembidion
lampros
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Dynamique des espèces plus actives en fin d’été
Bembidion
quadrimaculatum
Pterostichus
melanarius
Harpalus
rufipes
Activité densité
(moyenne / piège / semaine)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1 3 5 7 9 11 13 15 17
Semaine
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 3 5 7 9 11 13 15 17
Semaine
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1 3 5 7 9 11 13 15 17
Semaine
Maïs
Céréales hiver & pois
A L I M E N T A T I O N
A G R I C U L T U R E
E N V I R O N N E M E N T
3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage
Vers le maïs
Vers les céréales & pois
Orientation des flux entre
cultures (nb. moyen d’ind.
entrants – sortants)
-20
-10
0
10
20
1 3 5 7 9 11 13 15 17
-20
-10
0
10
20
1 3 5 7 9 11 13 15 17
-12
-7
-2
3
8
1 3 5 7 9 11 13 15 17
Vers couverts
favorables
& Effet de masse ?
Vers couverts
favorables
(maïs) ?
Effet de masse ?
Dynamique des espèces plus actives en fin d’été
Bembidion
quadrimaculatum
Pterostichus
melanarius
Harpalus
rufipes