Comparaison des peuplements de poissons entre une aire marine protégée (le bolon de Bamboung) et un site non protégé (le bolon de Sangako) dans l'estuaire du sine Saloum (Sénégal).

2.5. Méthodes d'analyse des données

L'ensemble des données traitées dans ce travail proviennent de deux sites proches, à savoir l'AMP de Bamboung et le bolon de Sangako. Le coup de pêche est l'unité d'effort de pêche. Un coup de pêche représente 0,005 km², soit 0,5 ha. Le taux d'échappement de la senne tournante est de 50% (Charles-Dominique, 1989). Les indicateurs biologiques (abondance, biomasse, taille moyenne et taille maximale) et les indicateurs dont le calcul en dérive (indices synthétiques, le niveau trophique) ont été calculés en tenant compte du taux d'échappement et sont ramenés à l'hectare. La taille des séries de données obtenues est égale à 30 observations pour l'AMP de Bamboung et 36 observations pour le bolon de Sangako.

Ceci correspondant au nombre de stations par site (5 ou 6 stations) multiplié par le nombre de campagnes par années (3 campagnes) et multiplié par le nombre d'années d'étude (2 années).

2.5.1. Les paramètres physico-chimiques

Les données de l'environnement ont fait l'objet d'une étude descriptive et d'une analyse multivariée (l'Analyse en Composante principale Normée (ACPn)). L'analyse en composante principale normée a été réalisée sur les variables environnementales pour chaque site d'étude puis pour l'ensemble des deux sites. Les variables prises en compte sont la transparence, la salinité, la température, la teneur en oxygène dissous et la profondeur.

L'ACPn permet de déterminer les ressemblances entre les individus statistiques (les relevés environnementaux) à partir des liaisons entre les variables (paramètres physico-chimiques). Les données ont été centrées et réduites en raison de la différence d'unité de mesure des variables étudiées.

Le pourcentage de saturation en oxygène n'a pas été mesuré lors de la campagne d'octobre 2008 faute de matériel (la sonde multiparamètre n'était pas disponible). Les valeurs de l'oxygène de surface et de fond sont des valeurs manquantes pour cette période dans toutes les stations. Ces données manquantes ont été remplacées par la moyenne annuelle du pourcentage de saturation en oxygène de 2008 dans chaque site dans les analyses statistiques.

2.5.2. Les indicateurs bioécologiques

La différence entre les deux sites est étudiée à l'échelle de leur peuplement de poissons. Un indicateur biologique ou marqueur biologique est un paramètre mesurable présent dans un système biologique.

? Les indices globaux

L'abondance (ou effectif) est par définition le nombre d'individus. La densité (abondance à l'hectare) est calculée en sommant d'abord les abondances des 30 coups de pêche dans l'AMP de Bamboung et des 36 coups de pêche dans le bolon de Sangako. Cette somme est divisée par le nombre de coups de pêche pour avoir une abondance moyenne. L'abondance moyenne est multipliée par le facteur 4 pour avoir la densité à l'hectare. Le facteur multiplicatif 4 s'explique par le fait que le coefficient d'échappement de la senne tournante est de 50% et que la superficie de la senne tournante est de 0.5 ha.

A

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où A est la densité, Ai est l'abondance par coup de pêche et x, le nombre de coups de pêche.

La biomasse est l'ensemble de la matière organique. C'est la masse des organismes vivants présents dans un milieu donné. La biomasse à l'hectare est calculée selon la même procédure que la densité.

B

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où B est la biomasse, Bi est la biomasse par coup de pêche et x, le nombre de coups de pêche.

La richesse spécifique (S) désigne le nombre d'espèces présentes dans l'espace considéré. Une richesse spécifique peut s'exprimer en richesse totale ou en richesse moyenne. La richesse totale correspond au nombre total d'espèces présentes dans un biotope ou une station donnée. La richesse moyenne correspond au nombre moyen d'espèces présentes dans les échantillons d'un peuplement étudié.

Le niveau trophique moyen (NT_m) dans chaque site est calculé par la formule suivante (McClanahan and Mangi, 2004):

où _NTmk est le niveau trophique moyen du site k, _bik la biomasse de l'espèce i du site k, NTi le niveau trophique de l'espèce i et bik, la biomasse totale du site k.

La taille maximale est obtenue par tri des tailles de poissons débarqués à chaque coup de pêche.

TMO = Max (Ti Ti+1, Ti+2, Ti+3, Ti+4, Tn)
où Ti est la taille de l'individu i et n, le nombre total d'individus pesés. La taille moyenne est calculée selon la formule suivante :

Tm = ?ti / n,

où ti est la taille de chaque individu i et n, le nombre total d'individus mesurés.

? Les indices synthétiques

Le calcul d'indices synthétiques permet de mesurer le degré d'organisation des communautés et la qualité de cette organisation (Legendre et Legendre, 1984). La diversité peut être mesurée par différents indices comme l'indice de Shannon, l'indice de Simpson et l'équitabilité. L'indice de Shannon est le plus utilisé et avait déjà été choisi pour d'autres études sur les peuplements de l'estuaire du Sine-Saloum (Diouf, 1996) ou sur ceux spécifiques à Bamboung (Albaret et al., 2005).

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L'indice de diversité de Shannon (H') est un indice qui permet de décrire la structure d'une communauté. Par définition, il n'a pas de sens lorsque le nombre d'espèce est de 1. Une espèce très peu abondante n'aura pas un impact majeur sur la diversité de l'écosystème ; inversement, une espèce très abondante et représentant presque 100% du peuplement aura un impact en diminuant l'indice de diversité de Shannon.

où H' est l'indice de diversité de Shannon, i une espèce et pi, la proportion de l'espèce i par rapport au nombre total d'espèces (S) dans le milieu d'étude (ou richesse spécifique du milieu), qui se calcule de la façon suivante : p(i) = ni / N

où ni est le nombre d'individus pour l'espèce i et N, l'effectif total (les individus de toutes les espèces).

L'indice de diversité de Shannon varie de 0 (une seule espèce) à ln(S) (toutes les espèces ont la même abondance). L'utilisation de l'indice de Shannon présente un inconvénient : les valeurs prises par H' dépendent à la fois de la richesse et de la répartition des effectifs entre les différentes espèces.

Indice de diversité de Simpson 1-D : il correspond à la probabilité que deux individus prélevés aléatoirement dans la communauté appartiennent à des espèces différentes. Il s'agit d'un indice hétérogène qui prend en compte l'équitabilité de la répartition des espèces ainsi que la richesse spécifique et se calcule par la formule suivante :

où Pi est la proportion de l'espèce i et s, le nombre total d'espèces.

Equitabilité de Simpson E1-D : Cette mesure résulte de la décomposition de l'indice de diversité de Simpson, en divisant l'indice de Simpson par (1-1/S), S étant la richesse spécifique. Cet indice permet de s'affranchir de la richesse spécifique, et ainsi n'étudier que la distribution des différentes espèces les unes par rapport aux autres. L'indice d'équitabilité permet de mesurer la répartition des individus au sein des espèces, indépendamment de la richesse spécifique. Il mesure la régularité avec laquelle les individus sont répartis entre les taxons présents. L'équitabilité est comprise entre 0 et 1 : elle est proche de 0 quand la quasi-totalité des effectifs est concentrée sur une seule espèce (dominance d'une des espèces); elle est proche de 1 lorsque toutes les espèces ont la même abondance (équirépartition des

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individus dans les espèces). On parle de régularité complète lorsque l'indice d'équitabilité est égal à 1.

Tous les indicateurs ont fait l'objet d'une analyse descriptive suivie d'une analyse de comparaison en utilisant le test non paramétrique de Wilcoxon. Les traitements statistiques et les graphiques ont été réalisés avec le logiciel R disponible en accès libre sur le web à l'adresse suivante : http://cran.r-project.org/ et la librairie ade4 pour les analyses multivariées (Thioulouse et al, 1997). Certains graphiques sont tracés à l'aide du logiciel Excel.