♦ Coefficient traduisant le degré de diversité d'une communauté. Son expression est fonction de deux paramètres : le nombre d'espèces et le nombre d'individus par espèce. Il existe une multitude d'indices mais le plus couramment utilisé est celui de Shannon et Weaver (1949) qui exprime l'importance relative du nombre des espèces abondantes dans un milieu donné. Ainsi, plus la proportion des espèces rares est forte et celle des espèces abondantes réduite, plus l'indice de diversité est grand. L'indice est minimum quand tous les individus appartiennent à la même espèce ; il est maximum quand chaque individu représente une espèce distincte.

> Les différents indices de diversité sont les suivants :

Index de Diversité maximale (H)

Hmax= log₂

où S est la richesse exprimée en nombre d'espèces

Indice de Shannon

Indice permettant de mesurer la biodiversité. Il est fondé sur la notion d'entropie (entropie de Shannon).

H' = -∑ (ni / N) log₂ (ni / N)

où ni est le nombre d'individus de l'espèce du rang i N est le nombre total des individus Il est possible de choisir arbitrairement la base du logarithme et on trouve donc souvent dans la littérature scientifique log ou log de base 2 à la place de ln.
Cet indice permet de quantifier l'hétérogénéité de la biodiversité d'un milieu d'étude et donc d'observer une évolution au cours du temps. Cet indice varie toujours de 0 à ln S (ou log S ou log₂ S, selon le choix de la base du logarithme). L'indice tend vers 0 quand le nombre d'espèces est faible et qu'une ou quelques espèces dominent, et il est d'autant plus grand que le nombre d'espèces est élevé et l'abondance est répartie équitablement.

♦ Synonyme : Indice de biodiversité.

♦ Équivalent étranger : (Bio)Diversity index.

 ♦ Il s'agit d'une mesure permettant d'associer les indices de Shannon-Wiener et de Simpson (Grall et Hily, 2005).

> Type de répartition

δ² = ∑ (ni - m) ²/ n-1

 où   • ni  est le nombre d'individus de l'espèce du relevé i pris en considération
         • m   est la moyenne du nombre d'individus de tous les relevés de l'espèce
         • n   est le nombre total de relevés

Cet indice est le plus souvent utilisé dans le but de connaître le mode de répartition de l'espèce dans un milieu donné.
La répartition de l'espèce est de type :

• uniforme           >>  δ² = 0
• contagieuse   >> δ² > m
• régulière           >> δ² < m
• aléatoire           >> δ² = m

> Équitabilité
Les valeurs obtenues par le calcul de l'indice H' permettent de calculer l'indice d'équitabilité J' :

J' = H' / Hmax = H' / log₂ S

Cet indice rend compte de l'équirépartition des individus par espèce, J’ varie entre 0 (abondance d'une seule espèce dans le peuplement) et 1 (le nombre d'individus par espèce est presque le même).

Les principaux indices d'équitabilité consistent à établir le rapport entre la diversité mesurée et la diversité théorique maximale. La valeur du nombre total d'espèces de la population échantillonnée reste pratiquement impossible à déterminer. Il est donc d'usage de prendre le nombre total d'espèces de l'échantillon comme valeur. Cette valeur sous-estimant le nombre réel d'espèces et étant fortement dépendante de la taille des échantillons, l'équitabilité se trouve toujours surestimée. En fonction de l'indice de diversité sur lequel il est calculé, l'indice d'équitabilité donnera plus ou moins de poids aux espèces rares (indice de Shannon) ou abondantes (indice de Simpson).
  - L'indice d'équitabilité de Simpson notée Es est le rapport entre la diversité D et la richesse spécifique S. Il mesure la probabilité que deux individus sélectionnés au hasard appartiennent à la même espèce. Il permet d'exprimer la dominance d'une espèce lorsqu'il tend vers 0 ou qu'il varie entre 0 et 1.

> Amplitude d’habitat
Mesure l'hétérogénéité de la distribution des individus dans un gradient végétal. Elle traduit l'amplitude de la niche spatiale. Elle est définit comme suit :

AH = e^H'

   où    •  e   est la base des logarithmes népériens
            •  H'  =  -Σ P_i log₂ P_i
            •  P_i  est la proportion des individus de l'espèce dans le milieu i.

Ce paramètre varie de 1 à n (pour n milieux étudiés).  AH vaut 1 quand l'espèce n'est présente que dans un milieu et n quand l'espèce est répandue de manière égale dans les n milieux.

- Indice de similarité de Jaccard -

Définit la similitude comme étant l'importance de remplacement des espèces ou les changements biotiques à travers les gradients environnementaux. Il permet une comparaison entre deux sites, car il évalue la ressemblance entre deux relevés en faisant le rapport entre les espèces communes aux deux relevés et celles propres à chaque relevé.
Il a pour formule :

J_ij = c / ( a+b+c)

     où  •  a  est le nombre d'espèces communes au relevé i et au relevé j
            •  b  est le nombre d'espèces présentes seulement dans le relevé i
            •  c  est le nombre d'espèces présentes seulement dans le relevé j

Cet indice varie de 0 à 1 et ne tient compte que des associations positives.

- Indice patrimonial -
Consiste à évaluer la valeur de conservation d'une communauté en fonction des espèces rares présentes : plus il y a d'espèces rares dans une communauté, plus sa valeur est élevée. La rareté des espèces est estimée à partir de leur occurrence. Ainsi chaque espèce se voit attribuer un poids (α) en fonction de son occurrence :

α = 1/Qi

     où  •  Qi est l'occurrence de l'espèce i.
Les espèces les plus rares auront le poids le plus fort, avec le poids maximum (αmax) pour l'espèce qui a la plus faible occurrence (Qmin). Les espèces les plus communes auront le poids le plus faible, avec le poids minimum (α min) pour l'espèce à la plus forte occurrence (Qmax). Pour une communauté donnée, l'indice se calcule de la manière suivante :

Σα             
───── - α min
N               
IP = ──────────────    
α max - α min

   où    N  est le nombre d'espèces de la communauté i est le poids de l'ième espèce, et max et min sont les poids maximum et minimum définis précédemment.
Cet indice comporte deux paramètres : la richesse spécifique et le poids des espèces (fonction de l'occurrence), ce qui en fait un indice composite. Contrairement à l'indice de rareté, cet indice est normé entre 0 et 1, ce qui facilite sa lecture et permet les comparaisons entre communautés.

♦ Équivalent étranger : Diversity Hill index.

♦ Il permet de mesurer l’amplitude de la niche écologique en évaluant la proportion de l’habitat utilisé par une espèce.

B = 1 / Σ p_i²

  où     • B est la mesure de l’amplitude de niche
             • p_i est la proportion d’une espèce trouvée dans l’environnement i

♦ Équivalent étranger : Levins’ index.

♦ Cet indice de richesse spécifique (noté RMg) permet d’estimer la richesse spécifique absolue, indépendamment de la taille de l’échantillon. Il est utilisé pour vérifier la diversité dans différents sites, a l’avantage de ne pas avoir de seuil défini et permet aussi de pondérer la taille des échantillons. Cet indice est simple à calculer mais il peut s’avérer très dépendant de l’effort d’échantillonnage.
La valeur de cet indice s’obtient par la formule suivante :

RMg = S -1/ ln (N)

  où    • N est le nombre d’individus
            • S le nombre total d’espèces

♦ Équivalent étranger : Margalef index.

♦ Défini comme étant l’importance moyenne de la rareté des individus de toutes les espèces dans la communauté considérée et qui prend des valeurs comprises entre 0 (pas d’espèce rare dans la communauté) et 1 (tous les individus de la communauté appartiennent à des espèces rares) :

IRR = ([Σ(a_i x wM_i) / N] - w_min) / (w_max – w_min)

  où    • a_i  est sont respectivement l’abondance des iièmes espèces de la communauté
            • wM_i  est la valeur de rareté des iièmes espèces de la communauté
            • N  est le nombre total d’individus de la communauté
            • w_min et w_max  sont les poids minimum et maximum possible

♦ Équivalent étranger : Index of relative rarity (IRR).

♦ Indice développé par le Centre national de données sur le climat des États-Unis, et qui inclut les variables suivantes : températures très supérieures à la normale, précipitations très supérieures à la normale pendant les mois froids, sécheresse extrême ou sévère au cours des mois chauds, plus grande proportion que la normale de précipitations quotidiennes de plus de 50,8 millimètres, et réduction des écarts de températures d'un jour à l'autre.
♦ Équivalent étranger : Greenhouse climate response index.

♦ Méthode de classement biologique des eaux polluées qui s'appuie sur la présence de certains organismes saprobies indicateurs de pollution organique.
♦ Équivalent étranger : Saprobic index.

♦ Définit la similitude comme étant l’importance de remplacement des espèces ou les changements biotiques à travers les gradients environnementaux. Il permet une comparaison entre deux sites, car il évalue la ressemblance entre deux relevés en faisant le rapport entre les espèces communes aux deux relevés et celles propres à chaque relevé.
Il a pour formule :

I = Nc / (N1 + N2 - Nc)

   où    • Nc est le nombre de taxons communs aux stations 1 et 2
             • N1 et N2 sont le nombre de taxons présents respectivement aux stations 1 et 2

Cet indice I varie de 0 à 1 et ne tient compte que des associations positives. Si l’indice I augmente, un nombre important d’espèces se rencontre dans les deux habitats évoquant ainsi que la biodiversité inter habitats est faible (conditions environnementales similaires entre les habitats). Dans le cas contraire, si l’indice diminue, seul un faible nombre d’espèces est présent sur les deux habitats. Ainsi, les espèces pour les deux habitats comparés sont totalement différentes indiquant que les différentes conditions de l’habitat déterminent un turn-over des espèces importantes.

♦ Équivalent étranger : Jaccard index.

♦ Contrairement aux indices de similarité de Sørensen et de Jaccard qui s’appliquent sur les données de présence-absence, l’indice de similarité de Morisita-Horn s’applique aux données quantitatives. Il permet d’évaluer la similarité entre les différents groupes et n’est pas influencé par la richesse spécifique et l’effort d’échantillonnage.
Sa formule est :

                 (a_i x b_i)
CMH = 2 Σ ────────────
                (da + db) x (Na x Nb)

  avec   • da = Σa_i² / Na²
              • db = Σb_i² / Nb²
               • Na = nombre total d’individus au site a
               • Nb = nombre total d’individus au site b
               • a_i = nombre d’individus de l’espèce i au site a
               • b_i = nombre d’individus de l’espèce i au site b

Sa valeur est comprise entre 0 (communautés dissemblables) et 1 (similarité maximale).
Deux groupes sont semblables (faible diversité) si la valeur de CMH est supérieure à 0,5 et dissemblables si cette valeur est inférieure à 0,5 (diversité élevée).

♦ Équivalent étranger : Morisita-Horn index.

♦ Destiné à comparer des objets sur la base de la présence-absence d’espèces. Il donne un poids deux fois plus élevé à la double présence.
L’indice de Sørensen est une mesure très simple de la biodiversité bêta (β), variant de 0 quand il n’y a pas d’espèces communes entre deux communautés, à la valeur 1 lorsque les mêmes espèces existent dans les deux communautés. Indice fréquemment utilisé également pour évaluer le niveau de similitude entre les différents groupements végétaux discriminés sur la base de leurs flores respectives.
Le choix de cet indice se justifie par son application courante et permet une comparaison entre plusieurs valeurs ou, le plus souvent, par rapport à une valeur de référence. L’indice de Sørensen donne un poids important à la présence d’une espèce par rapport à son absence et se distingue de l’indice de Jaccard uniquement par la multiplication par deux de la valeur de la double présence. L’indice de Sørensen est donné par la formule suivante :

β = Cs = (2a / 2a + b + c) * 100

   où  •  a  est le nombre d’espèces communes aux deux groupements comparés
          •  b et c  sont les nombres d’espèces absentes dans l’un des groupements mais présentes dans l’autre

Cet autre indice mesure la similitude en espèces entre deux habitats et vient en complément de l’indice de Jaccard.

♦ Équivalent étranger : Sørensen index.

♦ Peut être utilisé comme indicateur de perturbation des habitats. Il est en effet étroitement corrélé au degré de fragmentation et de perturbation des habitats : ce coefficient est maximum dans les habitats les plus stables et les moins fragmentés et diminue lorsque la perturbation ou/et la fragmentation augmente. Il permet d’évaluer si les changements de la biodiversité sont directement liés à des modifications de l’occupation du sol.

CSI = [ Σ (a_i x SSI_i) / N ]

   où   •  a_i et SSI_i sont respectivement les indices d’abondance et de spécialisation de l’espèce i
           •  N  est le nombre total d’individus de la communauté

CSI varie entre 0 et 1 tout comme l’indice de rareté relative. Quand CSI = 1, la communauté est composée d’individus des espèces les plus spécialisées. Quand CSI = 0, la communauté est composée d’individus des espèces les plus généralistes.
♦ Équivalent étranger : Community Specialization Index (CSI).

♦ Il est établit à partir de mesures de réflectance dans le proche infrarouge et dans le rouge.

NDVI = (NIR - Rouge) / (NIR + Rouge)

NDVI =  (ρPIR- ρR) / (ρPIR +ρR)

   où   •  ρR  est la réflectance dans la bande rouge
            •  ρPIR  est la réflectance dans la bande proche infrarouge

La valeur du NDVI varie entre -1 (pas de végétation) et +1 (végétation abondante).

> Le NDVI peut être corrélé à de nombreuses propriétés des plantes. Il a été, et est encore aujourd’hui, utilisé pour caractériser l’état de santé des plantes, pour repérer les changements phénologiques, pour estimer la biomasse verte et les rendements et dans bien d’autres applications. Les conditions atmosphériques et les fines couches nuageuses peuvent influencer le calcul du NDVI à partir de données satellitaires. Quand la couverture végétale est faible, tout ce qui se trouve sous la canopée influence le signal de réflectance qui sera enregistré. Il peut s’agir de sol nu, de litière végétale ou d’un autre type de végétation. Chacun de ces types de couvert du sol aura sa propre signature spectrale, différente de celle de la végétation qu’on souhaite étudier.

♦ Synonyme : Indice de Tucker.

♦ Équivalent étranger : Normalized difference vegetation index (NDVI).

♦ Égal au rapport entre les bandes du PIR et du rouge

RIV = ρPIR / ρR

   où   •  ρR  est la réflectance dans la bande rouge
            • ρPIR  est la réflectance dans la bande proche infrarouge

Son inconvénient, comme pour le précédent, est qu'il est très sensible aux variations atmosphériques, ainsi qu'à la contribution spectrale des sols. En outre, lorsque la végétation est très dense, la réflectance dans la bande rouge devient très faible, ce qui entraîne une saturation des valeurs de l'indice RVI.
♦ Équivalent étranger : Ratio vegetation index (RVI).

♦ Indice qui utilise les observations de plantes aquatiques recueillies par des plongeurs qualifiés, des plongeurs autonomes et des plongeurs en apnée, à l'aide de méthodes normalisées (de Winton et al, 2012). Les informations sur la structure et la composition des plantes immergées sont utilisées pour calculer trois indices :

• Indice de condition des indigènes - indicateur de la biodiversité et de l'étendue de la végétation indigène dans un lac. 
• Indice d'impact invasif - un indicateur du degré d'impact des espèces envahissantes de mauvaises herbes.

Les indices de condition indigène et les indices d'impact invasif sont utilisés ensemble pour générer l'indice LakeSPI, qui fournit un indicateur global de la condition écologique d'un lac. Un indice élevé est souhaitable :

•  0 à 20%     >> Conditions écologiques médiocres
• 20 à 50%    >> Conditions écologiques modérées
• 50 à 75%    >> Conditions écologiques élevées
• 75 à 100%  >> Conditions écologiques excellentes.

Référence internet : https://niwa.co.nz/our-science/freshwater-and-estuaries/lakespi-keeping-tabs-on-lake-health/how-lakespi-works

♦ Équivalent étranger : Lake Submerged Plant Indicators (LakeSPI).

♦ Note donnée au niveau d'une station de mesure après étude des communautés de diatomées fixées (algue brune unicellulaire siliceuse). Cet indice rend essentiellement compte de la qualité de l'eau.
♦ Équivalent étranger : Diatom indice.