Species distribution models for conservation-oriented studies in Switzerland : filling data and tools gaps

SUMMARYSpecies distribution models (SDMs) represent nowadays an essential tool in the research fields of ecology and conservation biology. By combining observations of species occurrence or abundance with information on the environmental characteristic of the observation sites, they can provide information on the ecology of species, predict their distributions across the landscape or extrapolate them to other spatial or time frames. The advent of SDMs, supported by geographic information systems (GIS), new developments in statistical models and constantly increasing computational capacities, has revolutionized the way ecologists can comprehend species distributions in their environment. SDMs have brought the tool that allows describing species realized niches across a multivariate environmental space and predict their spatial distribution. Predictions, in the form of probabilistic maps showing the potential distribution of the species, are an irreplaceable mean to inform every single unit of a territory about its biodiversity potential. SDMs and the corresponding spatial predictions can be used to plan conservation actions for particular species, to design field surveys, to assess the risks related to the spread of invasive species, to select reserve locations and design reserve networks, and ultimately, to forecast distributional changes according to scenarios of climate and/or land use change.By assessing the effect of several factors on model performance and on the accuracy of spatial predictions, this thesis aims at improving techniques and data available for distribution modelling and at providing the best possible information to conservation managers to support their decisions and action plans for the conservation of biodiversity in Switzerland and beyond. Several monitoring programs have been put in place from the national to the global scale, and different sources of data now exist and start to be available to researchers who want to model species distribution. However, because of the lack of means, data are often not gathered at an appropriate resolution, are sampled only over limited areas, are not spatially explicit or do not provide a sound biological information. A typical example of this is data on 'habitat' (sensu biota). Even though this is essential information for an effective conservation planning, it often has to be approximated from land use, the closest available information. Moreover, data are often not sampled according to an established sampling design, which can lead to biased samples and consequently to spurious modelling results. Understanding the sources of variability linked to the different phases of the modelling process and their importance is crucial in order to evaluate the final distribution maps that are to be used for conservation purposes.The research presented in this thesis was essentially conducted within the framework of the Landspot Project, a project supported by the Swiss National Science Foundation. The main goal of the project was to assess the possible contribution of pre-modelled 'habitat' units to model the distribution of animal species, in particular butterfly species, across Switzerland. While pursuing this goal, different aspects of data quality, sampling design and modelling process were addressed and improved, and implications for conservation discussed. The main 'habitat' units considered in this thesis are grassland and forest communities of natural and anthropogenic origin as defined in the typology of habitats for Switzerland. These communities are mainly defined at the phytosociological level of the alliance. For the time being, no comprehensive map of such communities is available at the national scale and at fine resolution. As a first step, it was therefore necessary to create distribution models and maps for these communities across Switzerland and thus to gather and collect the necessary data. In order to reach this first objective, several new developments were necessary such as the definition of expert models, the classification of the Swiss territory in environmental domains, the design of an environmentally stratified sampling of the target vegetation units across Switzerland, the development of a database integrating a decision-support system assisting in the classification of the relevés, and the downscaling of the land use/cover data from 100 m to 25 m resolution.The main contributions of this thesis to the discipline of species distribution modelling (SDM) are assembled in four main scientific papers. In the first, published in Journal of Riogeography different issues related to the modelling process itself are investigated. First is assessed the effect of five different stepwise selection methods on model performance, stability and parsimony, using data of the forest inventory of State of Vaud. In the same paper are also assessed: the effect of weighting absences to ensure a prevalence of 0.5 prior to model calibration; the effect of limiting absences beyond the environmental envelope defined by presences; four different methods for incorporating spatial autocorrelation; and finally, the effect of integrating predictor interactions. Results allowed to specifically enhance the GRASP tool (Generalized Regression Analysis and Spatial Predictions) that now incorporates new selection methods and the possibility of dealing with interactions among predictors as well as spatial autocorrelation. The contribution of different sources of remotely sensed information to species distribution models was also assessed. The second paper (to be submitted) explores the combined effects of sample size and data post-stratification on the accuracy of models using data on grassland distribution across Switzerland collected within the framework of the Landspot project and supplemented with other important vegetation databases. For the stratification of the data, different spatial frameworks were compared. In particular, environmental stratification by Swiss Environmental Domains was compared to geographical stratification either by biogeographic regions or political states (cantons). The third paper (to be submitted) assesses the contribution of pre- modelled vegetation communities to the modelling of fauna. It is a two-steps approach that combines the disciplines of community ecology and spatial ecology and integrates their corresponding concepts of habitat. First are modelled vegetation communities per se and then these 'habitat' units are used in order to model animal species habitat. A case study is presented with grassland communities and butterfly species. Different ways of integrating vegetation information in the models of butterfly distribution were also evaluated. Finally, a glimpse to climate change is given in the fourth paper, recently published in Ecological Modelling. This paper proposes a conceptual framework for analysing range shifts, namely a catalogue of the possible patterns of change in the distribution of a species along elevational or other environmental gradients and an improved quantitative methodology to identify and objectively describe these patterns. The methodology was developed using data from the Swiss national common breeding bird survey and the article presents results concerning the observed shifts in the elevational distribution of breeding birds in Switzerland.The overall objective of this thesis is to improve species distribution models as potential inputs for different conservation tools (e.g. red lists, ecological networks, risk assessment of the spread of invasive species, vulnerability assessment in the context of climate change). While no conservation issues or tools are directly tested in this thesis, the importance of the proposed improvements made in species distribution modelling is discussed in the context of the selection of reserve networks.RESUMELes modèles de distribution d'espèces (SDMs) représentent aujourd'hui un outil essentiel dans les domaines de recherche de l'écologie et de la biologie de la conservation. En combinant les observations de la présence des espèces ou de leur abondance avec des informations sur les caractéristiques environnementales des sites d'observation, ces modèles peuvent fournir des informations sur l'écologie des espèces, prédire leur distribution à travers le paysage ou l'extrapoler dans l'espace et le temps. Le déploiement des SDMs, soutenu par les systèmes d'information géographique (SIG), les nouveaux développements dans les modèles statistiques, ainsi que la constante augmentation des capacités de calcul, a révolutionné la façon dont les écologistes peuvent comprendre la distribution des espèces dans leur environnement. Les SDMs ont apporté l'outil qui permet de décrire la niche réalisée des espèces dans un espace environnemental multivarié et prédire leur distribution spatiale. Les prédictions, sous forme de carte probabilistes montrant la distribution potentielle de l'espèce, sont un moyen irremplaçable d'informer chaque unité du territoire de sa biodiversité potentielle. Les SDMs et les prédictions spatiales correspondantes peuvent être utilisés pour planifier des mesures de conservation pour des espèces particulières, pour concevoir des plans d'échantillonnage, pour évaluer les risques liés à la propagation d'espèces envahissantes, pour choisir l'emplacement de réserves et les mettre en réseau, et finalement, pour prévoir les changements de répartition en fonction de scénarios de changement climatique et/ou d'utilisation du sol. En évaluant l'effet de plusieurs facteurs sur la performance des modèles et sur la précision des prédictions spatiales, cette thèse vise à améliorer les techniques et les données disponibles pour la modélisation de la distribution des espèces et à fournir la meilleure information possible aux gestionnaires pour appuyer leurs décisions et leurs plans d'action pour la conservation de la biodiversité en Suisse et au-delà. Plusieurs programmes de surveillance ont été mis en place de l'échelle nationale à l'échelle globale, et différentes sources de données sont désormais disponibles pour les chercheurs qui veulent modéliser la distribution des espèces. Toutefois, en raison du manque de moyens, les données sont souvent collectées à une résolution inappropriée, sont échantillonnées sur des zones limitées, ne sont pas spatialement explicites ou ne fournissent pas une information écologique suffisante. Un exemple typique est fourni par les données sur 'l'habitat' (sensu biota). Même s'il s'agit d'une information essentielle pour des mesures de conservation efficaces, elle est souvent approximée par l'utilisation du sol, l'information qui s'en approche le plus. En outre, les données ne sont souvent pas échantillonnées selon un plan d'échantillonnage établi, ce qui biaise les échantillons et par conséquent les résultats de la modélisation. Comprendre les sources de variabilité liées aux différentes phases du processus de modélisation s'avère crucial afin d'évaluer l'utilisation des cartes de distribution prédites à des fins de conservation.La recherche présentée dans cette thèse a été essentiellement menée dans le cadre du projet Landspot, un projet soutenu par le Fond National Suisse pour la Recherche. L'objectif principal de ce projet était d'évaluer la contribution d'unités 'd'habitat' pré-modélisées pour modéliser la répartition des espèces animales, notamment de papillons, à travers la Suisse. Tout en poursuivant cet objectif, différents aspects touchant à la qualité des données, au plan d'échantillonnage et au processus de modélisation sont abordés et améliorés, et leurs implications pour la conservation des espèces discutées. Les principaux 'habitats' considérés dans cette thèse sont des communautés de prairie et de forêt d'origine naturelle et anthropique telles que définies dans la typologie des habitats de Suisse. Ces communautés sont principalement définies au niveau phytosociologique de l'alliance. Pour l'instant aucune carte de la distribution de ces communautés n'est disponible à l'échelle nationale et à résolution fine. Dans un premier temps, il a donc été nécessaire de créer des modèles de distribution de ces communautés à travers la Suisse et par conséquent de recueillir les données nécessaires. Afin d'atteindre ce premier objectif, plusieurs nouveaux développements ont été nécessaires, tels que la définition de modèles experts, la classification du territoire suisse en domaines environnementaux, la conception d'un échantillonnage environnementalement stratifié des unités de végétation cibles dans toute la Suisse, la création d'une base de données intégrant un système d'aide à la décision pour la classification des relevés, et le « downscaling » des données de couverture du sol de 100 m à 25 m de résolution. Les principales contributions de cette thèse à la discipline de la modélisation de la distribution d'espèces (SDM) sont rassemblées dans quatre articles scientifiques. Dans le premier article, publié dans le Journal of Biogeography, différentes questions liées au processus de modélisation sont étudiées en utilisant les données de l'inventaire forestier de l'Etat de Vaud. Tout d'abord sont évalués les effets de cinq méthodes de sélection pas-à-pas sur la performance, la stabilité et la parcimonie des modèles. Dans le même article sont également évalués: l'effet de la pondération des absences afin d'assurer une prévalence de 0.5 lors de la calibration du modèle; l'effet de limiter les absences au-delà de l'enveloppe définie par les présences; quatre méthodes différentes pour l'intégration de l'autocorrélation spatiale; et enfin, l'effet de l'intégration d'interactions entre facteurs. Les résultats présentés dans cet article ont permis d'améliorer l'outil GRASP qui intègre désonnais de nouvelles méthodes de sélection et la possibilité de traiter les interactions entre variables explicatives, ainsi que l'autocorrélation spatiale. La contribution de différentes sources de données issues de la télédétection a également été évaluée. Le deuxième article (en voie de soumission) explore les effets combinés de la taille de l'échantillon et de la post-stratification sur le la précision des modèles. Les données utilisées ici sont celles concernant la répartition des prairies de Suisse recueillies dans le cadre du projet Landspot et complétées par d'autres sources. Pour la stratification des données, différents cadres spatiaux ont été comparés. En particulier, la stratification environnementale par les domaines environnementaux de Suisse a été comparée à la stratification géographique par les régions biogéographiques ou par les cantons. Le troisième article (en voie de soumission) évalue la contribution de communautés végétales pré-modélisées à la modélisation de la faune. C'est une approche en deux étapes qui combine les disciplines de l'écologie des communautés et de l'écologie spatiale en intégrant leurs concepts de 'habitat' respectifs. Les communautés végétales sont modélisées d'abord, puis ces unités de 'habitat' sont utilisées pour modéliser les espèces animales. Une étude de cas est présentée avec des communautés prairiales et des espèces de papillons. Différentes façons d'intégrer l'information sur la végétation dans les modèles de répartition des papillons sont évaluées. Enfin, un clin d'oeil aux changements climatiques dans le dernier article, publié dans Ecological Modelling. Cet article propose un cadre conceptuel pour l'analyse des changements dans la distribution des espèces qui comprend notamment un catalogue des différentes formes possibles de changement le long d'un gradient d'élévation ou autre gradient environnemental, et une méthode quantitative améliorée pour identifier et décrire ces déplacements. Cette méthodologie a été développée en utilisant des données issues du monitoring des oiseaux nicheurs répandus et l'article présente les résultats concernant les déplacements observés dans la distribution altitudinale des oiseaux nicheurs en Suisse.L'objectif général de cette thèse est d'améliorer les modèles de distribution des espèces en tant que source d'information possible pour les différents outils de conservation (par exemple, listes rouges, réseaux écologiques, évaluation des risques de propagation d'espèces envahissantes, évaluation de la vulnérabilité des espèces dans le contexte de changement climatique). Bien que ces questions de conservation ne soient pas directement testées dans cette thèse, l'importance des améliorations proposées pour la modélisation de la distribution des espèces est discutée à la fin de ce travail dans le contexte de la sélection de réseaux de réserves.

L'environnement moral de la recherche

Cet ouvrage a pour objet de faire un point actualisé sur l'environnement légal et réglementaire de la recherche biomédicale. En effet, le médecin est un acteur fondamental dans l'organisation et la mise en oeuvre d'une recherche biomédicale. La loi du 20 décembre 1988 a redéfini son rôle exact ; elle l'a également mis en charge de nouvelles obligations : responsabilité déontologique, civile et pénale, obligations administratives et financières. Dans le cadre d'essais cliniques, l'accent est mis sur les relations patients/investigateurs. Cet ouvrage a donc pour but de fournir aux médecins les informations dont ils peuvent avoir besoin dans le cadre de leur intervention dans les recherches biomédicales.

Le grand âge: un domaine de recherche récent

Les auteurs présentent un survolde la recherche pluridisciplinaire sur la grande vieillesse, avec ses tâtonnements, ses élaborations théoriques et ses principaux acquis. Ce domaine de recherche s'est constituté très récemment, dans la seconde moitié des années 1980, avec la prise de conscience de certaines implicaitons de la longévité croissante, en particulier de la forte poussée démographique de la population très âgée. L'"agenda" initial de la recherche focalisait essentiellement les pathologies du grand âge et leurs implications en termes de politique de la vieillesse et de coûts de la santé. Au fil des années, la perspective s'est élargieet enrichie, l'intérêt se tournant également vers le vieillard "robuste", l'interrogation portant sur les différentes formes et trajectoires de vieillissement. Après un quart de siècle, la "géographie" de la grande vieillesse comme l'étude de l'organisation de son déroulement sont assez bien blisés; la description est solide, mais l'explicaiton demeure balbutiante. Une psite d'avenir pourrait résider dans un examen des trajectoires de vie des vieillards basé sur l'analyse combinée de données génétiques et d'informations biographiques.

Substance use among sportive adolescents in the French-speaking part of Switzerland

CONTEXTE: Pour diverses raisons, les adultes et en particulier les parents croient que la pratique sportive à l'adolescence est un facteur de protection contre les comportements à risque tels que la consommation de substances. Les preuves présentes à l'intérieur de la littérature ne sont toutefois pas concluantes à ce sujet. Le principal objectif de notre étude était donc de comparer la prévalence de la consommation de substances psychoactives (licites et illicites) et de substances ergogéniques et dopantes entre les jeunes de Suisse Romande pratiquant un sport et ceux n'en pratiquant pas.METHODES: À l'aide de plusieurs méthodes de recrutement, des adolescents sportifs et non sportifs âgés de 16 à 20 ans furent invités à répondre à un questionnaire anonyme en ligne sur leur consommation de substances. Les substances psychoactives étudiées furent principalement le tabac, l'alcool, et le cannabis. Le dopage a été limité à la volonté d'améliorer les performances tout en utilisant des produits interdits selon l'Agence Mondiale Antidopage (liste 2009). Plusieurs produits légaux liés à la pratique sportive ont également été étudiés. Sur une période de 10 mois, un total de 1303 questionnaires ont été complétés. De l'échantillon final pondéré, les réponses de 1247 sujets éligibles ont été analysées.RESULTATS ET CONCLUSIONS: Dans l'ensemble, l'effet protecteur d'une pratique sportive contre l'utilisation de substances psychoactives semble dépendre de la substance à l'étude.Les jeunes non-sportifs sont plus susceptibles de fumer que les sportifs, et, parmi ces derniers, ceux évoluant dans un contexte de loisir sont plus susceptibles de fumer que ceux en pratique compétitive. Au contraire, aucune différence concernant l'abus d'alcool n'a été observée entre les adolescents sportifs et non-sportifs, indiquant que la pratique sportive ne représente pas une protection contre l'abus d'alcool. Bien que les jeunes non-sportifs soient deux fois plus susceptibles d'être utilisateurs actuels de cannabis, un jeune sportif sur neuf en a néanmoins consommé dans le dernier mois.Les trois quarts des jeunes sportifs interrogés indiquent utiliser activement des produits pour améliorer leurs performances, confirmant la tendance actuellement perçue. Parmi les substances utilisées pour améliorer les performances sportives, les produits contenant de la caféine, les boissons sportives et les suppléments alimentaires sont les trois plus souvent signalés.Peu de jeunes sportifs en Suisse Romande semblent utiliser des substances bannies par l'Agence Mondiale Antidopage, le cannabis étant celui le plus fréquemment cité.Parmi les jeunes sportifs, ceux en pratique compétitive semblent plus susceptibles d'utiliser des produits pour améliorer leurs performances que ceux évoluant dans un contexte de loisir. En outre, Un lien entre les substances psychoactives et celles prises pour améliorer les performances sportives semblent exister: tous les jeunes sportifs signalant soit fumer, avoir abusé de l'alcool récemment ou consommer actuellement du cannabis ont démontré une consommation plus élevée de produits dopants. L'usage du cannabis comme un moyen d'améliorer les performances sportives semble assez fréquent chez les consommateurs récréatifs de cette substance.Les jeunes sportifs évoluant au niveau international ont montré des taux plus bas d'abus d'alcool et de cannabis.

Le Suivi Intensif dans le Milieu: le modèle d'intervention dans la communauté expérimenté en Suisse

Le Suivi Intensif dans le Milieu (SIM) est une équipe de psychiatrie mobile qui propose des interventions proactives dans la communauté. Il peut s'agir d'évaluation sur quelques séances à des suivis au long cours. L'offre de soins s'adresse aux patients en refus de soins et aux hauts-utilisateurs. Le SIM s'inspire librement de l'assertive community treatment (ACT) et de l'approche milieu. Les deux modèles ont été adaptés aux besoins sanitaires de la région lausannoise, en Suisse. Cet article décrit l'intervention, illustre les plus-values pour les populations cibles et précise le rôle de l'intervenant social au sein de l'équipe.

La pseudo-clivée: étude en linguistique interactionnelle

2. Plan du travail Pour atteindre nos objectifs, notre travail sera essentiellement divisé en trois grandes sections. La première partie nous sert principalement à esquisser notre démarche et les enjeux de notre entreprise, ainsi qu'à la situer au sein d'un cadre théorique - la linguistique interactionnelle - combinant l'analyse grammaticale et l'analyse conversationnelle. Nous procéderons d'abord à une brève description de l'analyse conversationnelle ethnométhodologique, ensuite à celle du courant Interaction and Grammar. Dans le cadre de ces descriptions, nous illustrerons par des exemples les liens entre la grammaire et l'interaction sociale tels qu'ils ont été élaborés dans de nombreuses recherches dans le domaine. Finalement, nous résumerons nos objectifs et nos procédures d'analyse. La deuxième partie consiste essentiellement en une discussion et une problématisation de l'état de la recherche dans la littérature. L'exposé montrera les principaux problèmes que la pseudo-clivée pose aux différents niveaux d'analyse. Nous y traiterons des problèmes de définition et de délimitation de la construction en question au niveau syntaxique et sémantique. Nous enchaînerons avec l'exposé de l'état de la recherche au niveau pragmatique et discursif Cette discussion nous permettra de problématiser à la fois la fonction principale dévolue à la pseudo-clivée et l'établissement de la relation entre forme et fonction. Finalement, nous aborderons certains aspects dont nous ne nous occuperons pas ou seulement partiellement dans notre travail. Le résumé de cette deuxième partie nous servira à récapituler les problèmes soulevés par la pseudo-clivée française. La troisième partie - empirique et analytique - constitue la partie centrale de ce travail. Elle exposera nos résultats à travers l'analyse d'exemples qui exhibent les propriétés typiques des occurrences retenues dans notre corpus. Cette partie est donc consacrée aux formes, aux fonctionnements syntaxico-séquentiels et aux fonctions effectivement rencontrées dans nos données pour aboutir à une description de ses propriétés interactives et à une typologie compatible avec les usages interactifs réels. Après l'exposé de ce qui nous semble le plus typique dans l'usage interactif effectif de la pseudo-clivée par les interlocuteurs, nous nous dirigerons plus particulièrement vers la délimitation et la localisation de notre objet d'analyse, d'une part, par rapport à d'autres constructions (clivées, pseudo-clivées inversées, dislocations à gauche), et d'autre part, par rapport à d'autres unions d'unités qui n'ont pas le statut de construction en usage. Finalement, nous tenterons d'intégrer nos observations dans une description cohérente du "phénomène pseudo-clivé" dans l'usage des locuteurs. De plus, nous présenterons - sur la base de nos résultats - des réponses ou des éléments de réponse aux problématiques soulevées par notre objet d'analyse telles que nous les avons élaborées et discutées dans la partie II de ce travail. Nous terminerons par une discussion sur les apports de notre démarche, ainsi qu'à une évaluation de notre conception spécifique des faits de grammaire, et plus particulièrement d'une construction syntaxique (partie IV). Nous indiquerons des pistes de recherche possibles à suivre en fonction de nos résultats. Parmi d'éventuelles investigations futures, un accent particulier sera mis sur les aspects prosodiques et la recherche comparative.

À propos de quelques fonctions des expertises judiciaires au pénal

En France, l'expert psychiatre ou psychologue est présenté dans le Code pénal comme un « technicien », disposant de compétences singulières, qui réalise un travail que le juge ne pourrait réaliser lui-même. À partir d'une recherche théorique et empirique, cet article s'intéresse aux relations juge-expert et interroge les fonctions recouvertes par les expertises psychiatriques et psychologiques en phase présentencielle au pénal, au-delà de la mission énoncée dans les textes et dans l'ordonnance de commission d'expertise. Nous sommes partis de l'hypothèse que les fonctions des expertises psychiatriques et psychologiques dépassent le cadre d'un écrit technique et d'une déposition technique en Cour d'assises tel qu'énoncé dans les textes et missions, pour recouvrir des fonctions variées et non explicitées dans le processus judicaire. Concerning certain functions of legal expertise in criminal justice. In France, the expert psychiatrist or psychologist is presented in the Penal Code as a "technician" with singular skills, who performs the work that the judge cannot do himself. Based on theoretical and empirical research, this article focuses on relationship between judge and expert. It also questions the psychiatric and psychological evidence based on psychiatric and psychological evaluations in the penal preparation stage and in the writing and technical evidence presented by the evaluation commission. This is based on the hypothesis that psychiatric and psychological evaluations go beyond the established framework of a technical report or a technical statement made in the criminal court. These texts and assignments refer to various functions, which are not made explicit during the judicial process. A propósito de algunas funciones de los peritajes judiciales en un pleito. En Francia, el experto psiquiatra o psicólogo está presentado en el código penal como un "técnico", que dispone de competencias profesionales particulares, lleva a cabo un trabajo que el juez no sabría realizar por sí mismo. Partiendo de una investigación teórica y empírica, este artículo está centrado en las relaciones juez-experto e interroga sobre las funciones cubiertas por los peritajes psiquiátricos y psicológicos en la fase pre-sentencia en lo penal, más allá de la misión enunciada en los textos y en la ordenanza de la comisión de peritaje. Nuestro punto de partida ha sido la hipótesis que las funciones de los peritajes psiquiátricos y psicológicos van más allá del marco de un escrito técnico y de una deposición técnica en el Tribunal de lo penal tal como queda enunciado en los textos y misiones, para abarcar funciones variadas sin explicitar en el proceso judicial.