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

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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

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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

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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

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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

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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

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2. Pourquoi étudier les Carabidae

Pour leur intérêt patrimonial

- Ex. de Carabidés protégés

Aphaenops loubensi (fossile vivant des cavernes)

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2. Pourquoi étudier les Carabidae

Pour leur intérêt patrimonial

- Ex. de Carabidés protégés

Carabus solieri (sommet des Alpes maritimes)

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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

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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

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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

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3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage

Activités

d’aménagement :

haie/bocage, bandes

enherbées

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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

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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

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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

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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

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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

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3. Dispositifs d’études à l’INRA SAD Paysage

Activités de

production :

cultures et leurs

modes de conduite

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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

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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.

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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

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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.

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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).

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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).

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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.

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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

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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

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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

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A G R I C U L T U R E

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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

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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

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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

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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