B. P ROTOCOLE DETAILLE
IV. PRINCIPALES CARACTERISTIQUES TEXTURALES DES HERBIERS
Les « signatures » radiométriques des herbiers peuvent être très variables. Partant des signatures texturales les plus caractéristiques pour les deux espèces, nous présentons brièvement l’influence de certains facteurs venant complexifier, atténuer voire masquer cette signature, et liés notamment :
− à l’environnement des herbiers (niveau bathymétrique, turbidité, nature du fond, confusion potentielle avec d’autres espèces, etc.) ;
− aux conditions de prise de vue et leur influence sur la qualité de la photo (état de la mer, reflets du soleil sur la mer, etc.)
− aux traitements appliqués aux clichés en vue de l’obtention de l’orthophoto littorale (numérisation / réhaussement / mosaïquage).
A. Signatures caractéristiques des herbiers de zostères
1. Zostera marina
Les signatures les plus caractéristiques sont obtenues en zone immergée, par faible profondeur et sur des fonds sableux où les herbiers, occupant parfois de vastes surfaces, présentent un aspect « tigré » plus ou moins prononcé. Le degré de fragmentation est très variable.
Photo 1 : Signature très typique de Zostera marina (Aber Wrac’h, mars 2002).
L’identification ne fait pas de doute, même sur l’orthophotographie littorale (d’autant qu’il existe des observations de terrain correspondantes) et les limites sont nettes (sauf peut être en subtidal). Le
% de recouvrement dépasse 50 %.
Î Indice de Confiance = 1 3, Indice de Fragmentation = 1 3.
Photo 2 : idem, à Saint Jacut de la mer (octobre 2002), mais herbier plus fragmenté (% recouvrement
< 50 %). Pas de données de terrain, mais la signature est suffisamment claire et les limites nettes.
Î IC = 1 3, IF = 2
Photo 3 : idem aux îles Glenan (août 2002). Vue partielle de plusieurs herbiers de superficies très différentes.
Î IC = 1 3
2. Zostera noltii
Photo 4 : Cet herbier à Zostera noltii, à Saint Jacut de la mer (octobre 2002), considéré comme le plus grand de Bretagne nord, a été étudié en détail par DEKINDT (2003), aussi son identification ne fait aucun doute.
Î IC = 1 3, IF = 1 3
Malheureusement, c’est le seul exemple d’herbier de cette espèce que nous ayons pu déterminer avec certitude durant notre étude (Cf. discussion au chapitre V).
Photo 5 : Zostera noltii dans le Golfe du Morbihan (photo prise le 30/07/00) Zostera noltii est très présente dans cette zone (non couverte par la présente étude). Le polygone (en bleu) a été délimité par traitement semi-automatique d’image couplé à des vérités terrain (source : CHAUVAUD, étude TBM-DIREN, non datée).
De telles signatures (assez ténue sur la photo) n’ont pas pu être identifiées avec certitude sur la zone d’étude.
B. Influence de l’environnement
1. Limites subtidales et influence de la turbidité.
Il est évident que le signal perçu s’atténue avec la profondeur, et ce d’autant plus que la turbidité augmente.
Selon nos observations, il semble que, dans les cas les plus favorables (Cf. photo 1 à 3), la limite inférieure des herbiers de Zostera marina soit visible. Cette limite (Cf. au chapitre V concernant l’analyse croisée avec la bathymétrie) semble correspondre, au maximum, à environ 5 m. sous le zéro hydrographique6 - mais seuls des travaux de terrain pourront confirmer et préciser cette évaluation.
Dans le cas de zones plus turbides, le signal peut être très difficile à interpréter (photo 6). D’un autre coté, il est probable que, dans ces conditions, l’extension en profondeur des herbiers est limitée faute d’un éclairement suffisant.
Photo 6 : Extrait d’une image prise en Baie de Daoulas (fond de la Rade de Brest), dans une zone turbide.
Le signal est net mais atypique. Il correspond à une vaste zone où aucun herbier n’a été signalé.
Î IC = 3 , IF = non renseigné.
6 Une limite d’environ 1 m. en dessous du zéro hydrographique est signalée dans l’archipel des Chausey – zone assez turbide (FOURNIER, 2002).
2. Limites interdidales
Les signatures de Zostera marina en zone intertidale sont beaucoup plus variées et moins facilement identifiables que celles exposées précédemment. La densité / biomasse de l’herbier (en partie reliées à la saison) et la nature du substrat semblent beaucoup influer sur cette signature.
Photo 7 : sur cette photo (Corn ar Gazel, à la sortie de l’aber Benoit, mars 2002), l’herbier est très visible dans la zone immergée (polygone vert, IC = 1 3).
En revanche, sa limite en intertidal, déterminée sur le terrain au GPS différentiel en février 2004 (trait rouge), n’apparaît pratiquement pas sur la photographie.
Les deux mesures ayant été réalisées avec deux années de décalage, il est possible qu’il y ait une progression de l’herbier dans l’intervalle. Mais la différence de signature entre subtidal et intertidal est plus probablement liée à une densité / biomasse plus faible sur ce dernier, en particulier à cette saison peu favorable.
Une telle observation s’est confirmée à plusieurs reprises, ce qui indique que l’extension des herbiers, même très visible (IC = 1 3), sur l’intertidal est probablement sous-estimée.
3. Influence de la saison
L’influence de la saison est variable selon les espèces (Cf. chapitre II).
Celle-ci semble relativement limitée pour Zostera marina - du moins en zone subtidale – espèce pérenne et donc visible même l’hiver (Cf. photo 1 et exemple ci-dessus).
L’influence de la saison sur la fragmentation de ces herbiers serait toutefois à considérer.
Cette influence est probablement plus importante en zone intertidale, où Zostera marina peut, dans certains cas, perdre complètement ses feuilles durant l’hiver.
L’impact saisonnier est déterminant pour Zostera noltii, qui n’est plus visible durant l’hiver, comme le montre l’exemple suivant.
Photo 8 : (a) (b)
Extrait de l’orthophotographie littorale (Bréhat). A gauche, un polygone de Zostera noltii a été délimité sur le terrain au GPS différentiel (mission Rebent_intertidal, 6-8/04/04). Cet herbier n’apparaît en fait pas du tout sur la photographie (b), prise à la même saison (mais deux ans auparavant : 29/03/02). Outre une possible évolution temporelle, c’est probablement la faible densité de l’herbier, surtout à cette saison très défavorable (tout début du printemps) qui pourrait expliquer l’absence de signature caractéristique sur la photo.
4. Influence de la nature du substrat Substrat envasé
L’identification et surtout la délimitation précise des herbiers de Zostera marina en zone intertidale envasée est apparue très délicate. Souvent, la signature est assez confuse (faible densité des herbiers ? Manque de contraste avec le sédiment ?) et les limites floues.
Photo 9 : Zostera marina (polygone bleu) dans l’anse de Paimpol (probablement sur substrat envasé).
Dans ce cas, l’identification est quasi-certaine malgré un signal difficile à interpréter (en outre « parasité » par la présence de concessions ostréicoles), car il existe des données de terrain assez précises à cet endroit (polygones oranges, source C. HILY (1997).
Î IC = 2, IF = 3 1
Ces difficultés se rencontrent tout particulièrement dans les zones estuariennes, ce qui nous a conduit, à ce stade, à exclure en partie ces zones de l’étude.
Complexité structurale du substrat
La délimitation des herbiers peut être compliquée par l’hétérogénéité du substrat, par exemple dans le cas d’un mélange de zones rocheuses et de sédiments meubles potentiellement colonisés par des herbiers.
Photo 10 : Bien que la présence d’herbiers soit assez évidente sur cette photo scannée (Perros-Guirrec), leur délimitation précise est difficile, le signal étant complexe dans les zones mixtes.
En outre le report sur l’orthophoto., souvent beaucoup moins nette, peut être très imprécis, comme le montre la photo 11.
Î IC = 2, IF = 3 1
Photo 11 : même vue que sur la photo 10, mais sur l’orthophotolittorale, montant la difficulté de délimiter précisément l’herbier.
Cette difficulté devient majeure dans des zones très complexes, comme c’est le cas pour le Trégor-Goëlo (Cf. chapitre V), où le substrat est très hétérogène à grande échelle.
5. Confusions potentielles avec d’autres espèces
Les herbiers peuvent éventuellement être confondus voire masqués par d’autres espèces, en particulier certaines algues vertes (ulves et entéromorphes).
Si dans certains cas, comme dans la photo suivante, la distinction semble assez aisée, les risques de confusion restent à préciser, notamment dans les secteurs et les périodes de prolifération maximale de ces algues.
Photo 12 : Signature caractéristique d’accumulations d’ulves en Baie de Douarnenez (Pentrez) (Août 2000). Aucun herbier n’est présent.
C. Influence des conditions de prise de vue
Dans certains cas, la qualité des photographies originales gène considérablement l’identification des herbiers en zone subtidale.
Ainsi, l’obligation de prendre les photos à marée basse entraîne dans certaines zones des conditions d’incidence du soleil peu favorables. Celles-ci peuvent engendrer une forte lumière spéculaire sur certaines partie de la photo, la mer apparaissant par contraste extrêmement sombre.
Tel est le cas sur la pointe du Finistère (photos prise avec le soleil quasiment au zénith) et tout particulièrement en Mer d’Iroise.
Photo 13 : Ile Molène
Sur la photo originale ci-contre la mer apparaît très sombre, ce qui masque les herbiers subtidaux – signalés sur cette île.
Cette difficulté a pu être partiellement surmontée par un traitement (ajustement luminosité / contraste…) sous Photoshop.
L’état de la mer (vagues) au moment de la prise de vue est également un facteur influençant fortement la pénétration des rayons lumineux dans l’eau, et peut être la cause d’importants reflets du soleil suivant l’angle de prise de vue (Cf. infra).
D. Influence des traitements appliqués pour la production de l’orthophotographie littorale.
Outre des traitements géométriques (orthorectification), un certain nombre de traitements radiométriques sont appliqués aux clichés originaux en vue de la constitution de l’orthophotographie, qui peuvent avoir une grande influence sur le signal final.
1. Effet de la numérisation des clichés originaux
Les clichés numérisés apparaissent assez ternes, avec un niveau de contraste et une dynamique de couleur bien inférieure aux clichés originaux au format papier. Un traitement simple (sous Photoshop) permet toutefois de pallier en partie à ce problème.
Photo 14 : à gauche, photo scannée non traitée ; à droite la même photo après traitemement des couleurs et de la luminosité / contraste sous Photoshop (Baie de Morlaix).
2. Influence du réhaussement et du mosaïquage
On a pu constater, au moins dans certaines zones, que cette opération est à l’origine d’une importante perte de qualité par rapport aux photos originales, notamment au niveau des zones de coupures entre photos. Ceci est particulièrement vrai pour les surfaces immergées, l’état de la mer et les reflets du soleil pouvant engendrer des différences radiométriques considérables au niveau des zones de recouvrement des couples stéréoscopiques correspondants.
Les différentes radiométriques de part et d’autres de ces coupures peuvent affecter voire masquer totalement les signatures d’herbiers, comme le montre l’exemple ci-dessous, prise vers Quiberon.
Photo 15 : Comparaison entre orthophotographie littorale (à gauche) et la photo scannée correspondante (à droite) dans un secteur près de Quiberon. Le découpage des photographies est très nettement visible sur l’orthophoto. Les reflets sur l’eau masquent totalement les herbiers subtidaux, très nettement visibles sur la photo brute réhaussée sous Photoshop.
Photo 16 : autre exemple, pris à l’aber Wrac’h, de rupture radiométrique brutale sur l’orthophoto littorale.
3. Impact de la compression de l’orthophotographie littorale
Une compression (au format .ECW) est nécessaire pour pouvoir manipuler aisément l’orthophoto (livrée au format .TIFF). Ceci entraîne dans certains cas une légère dégradation du signal (aux plus forts grossissements), qui, s’ajoutant aux défauts précédents, peut nuire à la qualité de la numérisation des polygones.
E. Conclusions
Ce travail préliminaire d’analyse des différentes signatures radiométriques observées et des difficultés rencontrées a permis de tirer quelques conclusions générales sur l’intérêt et les limites de cette étude :
- Le type de support utilisé influence considérablement la qualité de l’observation.
En particulier, les résultats sur les zones où seule l’orthophotographie est disponible doivent être considérés de manière critique. Heureusement, cela concerne principalement des zones où les herbiers semblent rares ou absents.
- Les herbiers à Zostera marina sur faibles fonds de type sableux présentent les signatures les plus évidentes. Ce sont les herbiers pour lesquels les résultats de cette étude seront les plus pertinents.
- En revanche, les signatures en zone intertidale sont plus difficiles à interpréter et à délimiter. L’influence du substrat (envasement…) et de la saison sont importants dans cette zone.
V. PRINCIPAUX RESULTATS
A. Résultats globaux
1. Nombre total de polygones créés et Indices de Confiance associés Au total, 422 polygones ont été délimités sur la zone étudiée, dont près de 70 % ont été estimés identifiés avec un bon niveau de certitude (IC = 1 3 ou 2) (figure 6).
Figure 6 : Distribution des herbiers (n = 422) en fonction de leur indice
Pour l’essentiel, les polygones créés lors de cette étude correspondent à des herbiers de Zostera marina, ou supposés tels. Seuls deux herbiers de Zostera noltii ont été identifiés avec certitude (IC = 1 3) à Saint Jacut de la Mer – auxquels s’ajoutent 4 autres polygones en Baie de Morlaix, mais dont l’identification est très incertaine (IC = 3 1).
2. Comparaison de la répartition globale des herbiers avec l’inventaire existant (HILY et coll., 97)
Compte tenu des différences de méthodologie, nous limiterons cette comparaison à la seule présence des deux espèces, et non à la localisation précise ni à la surface des polygones créés.
Zostera noltii
L’inventaire existant signale 41 herbiers de Zostera noltii dans notre zone d’étude (excluant donc le Golfe du Morbihan), principalement sur la côte nord. Dans tous les cas - hormis celui de Saint Jacut de la mer- ces herbiers ne correspondent pas à une signature interprétable sur les photographies disponibles.
Il est difficile de donner une explication définitive à ces différences. Toutefois, dans la plupart des cas, ces herbiers à Zostera noltii sont décrits comme étant peu étendus et peu denses (HILY et coll., 99). Il n’est donc pas très étonnant de ne pas les distinguer sur les photographies au 1/ 25000. En outre, une partie des survols ont été faits au tout début du printemps, période très peu favorable pour identifier cette espèce. C’est la cas de toute la côte nord de Lanildut à Paimpol (survolée les 28 et 29 mars 2002), où se trouvent 26 des 41 herbiers signalés par C. HILY.
Zostera marina
Concernant cette espèce, les polygones délimités ne recoupent que partiellement les observations de l’inventaire existant7. Plus précisément :
- 79 herbiers de Zostera marina identifiés lors de ce premier inventaire (sur 237 dans la zone considérée) ne recoupent aucune signature décelable sur les photographies disponibles (même en prenant comme marge une zone tampon de 200 m. autour de ces herbiers) ;
- 264 polygones délimités dans le cadre de la présente étude (dont 60 % sont estimés identifés avec un bon niveau de confiance - i. e. IC = 1 3 ou 2) n’ont pas été signalés dans l’inventaire existant.
Sans exclure une évolution spatio-temporelle des herbiers, ces divergences reflètent plus probablement les différences de méthodologie entre les deux inventaires.
D’une manière générale, c’est dans le domaine subtidal, plus difficilement accessible sur le terrain, que la présente étude semble apporter le plus d’informations nouvelles. En revanche, sur l’intertidal, les observations de terrain réalisées dans le cadre de l’inventaire existant peuvent être plus précis et rendre compte d’herbiers non visibles sur la photo du fait d’une densité faible ou absents au moment de la prise de vue.
3. Surface globale occupée par les herbiers et répartition générale Cette analyse ne concerne que les herbiers de Zostera marina dont l’IC est égal à 1 3 ou 2. Ceci conduit évidemment à une sous-estimation des surfaces, et rend les comparaisons difficiles entre secteurs pour lesquels le niveau de qualité des observations est différent. Les résultats présentés ont donc surtout une valeur indicatrice.
La surface globale occupée par les herbiers de Zostera marina est de 2203 ha, répartie en 50,2% correspondant à des polygones d’IC = 1 3 et 49,8% d’IC = 2. La surface moyenne de ces herbiers est de 7,81 ha (+/- 1,99 au seuil de 5 %).
La figure 7 montre la distribution globale de la surface des herbiers identifiés à l’échelle de la Bretagne. Le calcul a été réalisé par cumul des surfaces sur une grille de 5000 m. * 5000 m. grâce à un outil d’analyse ( « Maillage ») d’ArcGis.
7 Bien que ces observations aient été prises en compte dans l’identification des herbiers et la détermination de l’indice de confiance.
Surface d'herbier (en ha)
Cumul sur un maillage de 5000 m.* 5000 m.
1 5 10 50
100
Figure 7 : Répartition générale des surfaces occupées par des herbiers
La répartition des herbiers de Zostera marina n’apparaît pas homogène sur l’ensemble de la zone étudiée. L’essentiel des surfaces se concentre sur quelques secteurs, principalement des zones abritées au débouché d’estuaires (en particulier Saint Jacut de la mer, Paimpol / Brehat, Baie de Morlaix, Aber Wrac’h et Aber Benoît) et dans quelques zones spécifiquement marines (Côte de granite rose, Penmarc’h, Glenan, etc.). La surface totale est plus importante pour la Bretagne nord.
Ceci correspond bien aux connaissances sur les optima écologiques de cette espèce et est cohérent avec la répartition générale observée dans l’inventaire existant (HILY et coll., 1997). Des différences importantes existent toutefois pour certains secteurs (Cf. infra pour une discussion plus détaillée).
4. Répartition bathymétrique des herbiers de Zostera marina
Le croisement de la couche d’herbiers créée avec celle de la bathymétrie (source : SHOM) grâce aux outils de géotraitement d’ArcGis a permis d’établir la répartition des herbiers en fonction de la bathymétrie(figure 8).
47% 50%
3%
Estran 0 - 5 m.
5 - 10 m.
Figure 8 : Répartition bathymétrique des herbiers de Zostera marina (en % de la surface totale calculée à partir des polygones d’IC = 1 3 et 2).
Les herbiers se répartissent à part à peu près égale entre l’estran (sans précision sur le niveau exact atteint) et la zone de 0 à 5 m.
Une faible fraction (3 %) dépasse cette profondeur, mais il pourrait s’agir d’une erreur d’identification ou de délimitation. En effet, pour l’essentiel, il s’agit d’herbiers se situant dans une même zone (entre le Cap de la Chèvre et Crozon). Leur signature semble pourtant assez claire, et des herbiers ont été signalés dans cette zone (BLANCHET, 2004).
B. Résultats synthétiques par secteurs
Afin de présenter un peu plus en détails ces résultats, la zone a été découpée en différents secteurs géographiques (figure 8). Bien qu’assez arbitraire, ce découpage essaye néanmoins de respecter une certaine homogénéité vis-à-vis des conditions écologiques s’exerçant au niveau de chaque secteur (baies, estuaires, côte rocheuse…) – d’où, d’ailleurs, des emprises de surface variable.
6
1 Baie du Mont Saint Michel 2 De Cancale à Saint Malo 3 Rade de Saint Malo 4 Saint Jacut de la Mer
5 De Saint Jacut à la Baie de Saint Brieuc 6 Baie de Saint Brieuc
7 Tregor-Goëlo
8 De Plougrescant à Port Blanc 9 Cote de Granite Rose 10 Archipel des 7 îles 11 Baie de Lannion 12 Baie de Morlaix 13 Roscoff - Ile de Batz 14 De Santec à Plouguerneau 15 Aber Wrac'h et Aber Benoit 16 De Portsall à Plougonvelin 17 Ouessant-Molène 23 De Penmarc'h à Loctudy 24 De Loctudy à la Pointe de Trevignon 25 Archipel des Glenan - Ile aux Moutons 26 De la Pointe de Trevignon à la Pointe du Ta 27 Lorient - Etel
28 Groix
29 Quiberon - La Trinité sur mer 30 Belle-île - Houat - Hoëdic
Figure 8 : Découpage de la zone d’étude en secteurs
Le tableau B en annexe I présente des résultats synthétiques pour chacun des secteurs.
1. Importance relative des différents secteurs
Comme il a déjà été montré (Cf. figure 7), les herbiers ne se répartissent pas de manière homogène sur la zone d’étude.
La figure 9 permet d’apprécier l’importance relative de chacun des secteurs en fonction du % de la surface totale d’herbier identifié lors de cette étude.
0
Tregor-Goëlo Baie de Morlaix Archipel des Glenan - Ile aux Moutons Aber Wrac'h et Aber Benoit Saint Jacut de la Mer Quiberon - La Trinité sur mer De Saint Jacut à la Baie de Saint Brieuc Cote de Granite Rose Ouessant-Molène Presqu'ile de Crozon Roscoff - Ile de Batz De Penmarc'h à Loctudy Rade de Saint Malo Lorient - Etel Groix De Portsall à Plougonvelin De Santec à Plouguerneau Rade de Brest De Loctudy à la Pointe de Trevignon Archipel des 7 îles Baie de Lannion De Cancale à Saint Malo Baie de Saint Brieuc De Plougrescant à Port Blanc Baie de Douarnenez De la Pointe de Trevignon à la Pointe du Talus Belle-île - Houat - Hoëdic Baie du Mont Saint Michel Pointe du Raz - Ile de Sein Baie d'Audierne
SECTEURS
Figure 9 : Importance relative des secteurs pour les herbiers à Zostère marina (en % du total et en % cumulé de la surface totale des IC = 1 3 et 2).
90 % de la surface totale des herbiers à Zostera marina est ainsi concentrée dans 11 secteurs seulement, et 5 secteurs rendent compte à eux seuls de plus de 60 % de la surface : Tregor-Goëlo, Baie de Morlaix, Archipel des Glenan, Aber Wrac’h et Aber Benoît, et Saint Jacut de la Mer.
Pour huit secteurs, aucun herbier n’a pu être identifié (ou alors il s’agit de polygones à confirmer, d’IC = 3 1). Il s’agit principalement de grandes baies (Baies du Mont Saint Michel, Baie de Saint Brieuc, Baie d’Audierne, de Douarnenez) ou de côtes rocheuses très battues (Pointe du Raz) - où l’absence d’herbier n’est pas surprenante (aucun herbier n’y a d’ailleurs été signalé).
2. Appréciation de la qualité globale des résultats
Un indice de confiance moyen a été calculé pour chaque secteur (Cf. tableau B en
Un indice de confiance moyen a été calculé pour chaque secteur (Cf. tableau B en