Talus de montagne - Iraty
Il existe de nombreuses façons de mesurer la Biodiversité sur un site, mais nous ne retiendrons que les plus utilisées qui répondent aux questions :
- Combien d’espèces trouve-t-on sur ce site ? (richesse spécifique)
- Quelle est l’importance de chaque espèce sur ce site ? (abondance-dominance)
- Les différentes espèces ont-elles des effectifs similaires ? (régularité numérique)
- Comment quantifier globalement la Biodiversité des espèces sur ce site (indices de diversité)
Richesse taxinomique
Intuitivement, notre première perception du milieu nous indique que plus il y a de taxons distincts (espèces, genres, familles, …), plus grande est la diversité. La richesse taxinomique est simplement le nombre de taxons distincts présents sur une liste d’inventaire et répond à la première question.
Abondance – Dominance
L’abondance est le nombre d’individus relevés pour un taxon donné. La Dominance est une note indiquant la proportion de surface (ou volume) couverte par un taxon (surtout valable pour la végétation). En effet, une espèce peut «dominer» un site par sa couverture alors que son effectif sur ce site est faible. Concrètement, dans les relevés floristiques on utilise souvent l’échelle d’abondance-dominance ci-dessous proposée par Braun-Blanquet :
| Coefficient | Signification |
| + | Très peu abondant ou rare |
| 1 | Peu abondant ou recouvrement < à 5% |
| 2 | Abondant ou recouvrement de 5 à 25% |
| 3 | Abondance quelconque et recouvrement 25 à 50% |
| 4 | Abondance quelconque et recouvrement 50 à 75% |
| 5 | Abondance quelconque et recouvrement > à 75% |
Diversité
Pour quantifier simultanément la richesse taxinomique et la répartition des taxons d’une communauté, on utilise fréquemment des indices de diversité dont les trois principaux sont celui de Shannon-Weaver, celui de Simpson et celui de Gleason.
- l’indice de Gleason est fondé sur l’hypothèse d’une croissance logarithmique du nombre de taxons S en fonction de l’effort d’échantillonnage N et représente la pente de la droite obtenue en métrique semi-log : 
ici, la base du logarithme est arbitraire et correspond au choix de l’unité d’échantillonnage (individus ou surface ou unité d’effort).
- l’indice de Simpson : 
- l’indice de Shannon-Weaver : 
où S représente le nombre de taxons présents dans le relevé et pi la proportion du taxon i dans le relevé.
Généralement et quelque soit le groupe taxinomique, l’indice de Shannon-Weaver est compris entre moins de 1 et 4,5 ; rarement plus. Une valeur voisine de H=0,5 est déjà très faible.
Il faut demeurer conscient que ces indices peuvent aboutir à des résultats différents, voire contradictoires, étant donné qu’ils accordent une importance plus ou moins grande à la richesse spécifique, à l’abondance totale (Gleason), ainsi qu’à celle des espèces rares (Shannon-Weaver) ou dominantes (Simpson).
Dans tous les cas, l’indice de Shannon-Weaver convient bien à l’étude comparative de communautés car il est relativement indépendant de la taille des relevés.
Régularité
A nombre égal de taxons et d’individus, plus un taxon est abondant (il domine les autres), plus faible nous apparaît la diversité globale. La Biodiversité est maximale lorsque le nombre total d’individus sur un site est réparti régulièrement entre les taxons. L’indice de régularité informe sur la proportion de l’abondance totale des individus contrôlée par une proportion des espèces dominantes (en économie, quelle proportion des richesses est détenue par x % des personnes les plus fortunées). C’est l’inégalité d’abondance entre espèces.
Comme la diversité maximale est atteinte dans le cas d’une équifréquence des S taxons du relevé (régularité des abondances), dans le cas de Shannon-Weaver, on en déduit la biodiversité maximale Hmax :
et l’Indice de Régularité est le rapport entre la diversité observée H et la diversité maximale Hmax :
d’où un indice de régularité compris entre 0 et 1. Dans la nature, cet indice est communément de l’ordre de 0,8 ou 0,9.
Ainsi, l’indice de biodiversité H peut être vu comme le produit de la richesse spécifique S exprimée en logarithme et de la régularité des différents taxons. Cette formulation présente bien l’avantage de quantifier simultanément la richesse taxinomique et la répartition des taxons d’une communauté.
Enfin, le terme « indice d’équitabilité » souvent utilisé désigne une quantité plus complexe qui ne sera pas abordée.
Dans la pratique, richesse spécifique, indice de diversité et de régularité (...équitabilité...) sont courants pour comparer différents peuplements ou différents états (variations temporelles) d'un même peuplement. Leur signification fonctionnelle est loin d'être clairement explicite ou évidente et des confusions subsistent encore dans la littérature traitant de biodiversité.
Voir un exemple
Ruisseau en étiage
Références
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BUCKLAND ST., MAGURRAN AE., GREEN RE., FEWSTER RM. (2005). Monitoring change in biodiversity through composite indices. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2005 Feb 28;360(1454):243-54.
BOUZILLE J.B. (2007). Gestion des habitats naturels et biodiversité - Concepts, méthodes et démarches. Lavoisier, Paris.
FRONTIER S., PICHOD-VIALE D., LEPRÊTRE A., DAVOULT D., LUCZAK C. (2004). Ecosystèmes - Structure, Fonctionnement, Evolution. Dunod, Paris.
GOSSELIN M., LAROUSSINIE O. (2004). Biodiversité et gestion forestière - Connaître pour préserver. Cemagref, Paris.
RAMADE F. (2009). Eléments d'écologie - Ecologie fondamentale. Dunod, Paris.
SUEUR J., PAVOINE S., HAMERLYNCK O., DUVAIL S. (2008). Rapid acoustic survey for biodiversity appraisal. PloS One. 2008;3(12):e4065. Epub 2008 Dec 30.
