Evaluation of Solar-Powered GPS Ear Tags and Long-Range Data Transmission for Use in Wildlife Research: Case Study of Collared Peccary (Pecari tajacu)

Résumé technique : Évaluation des balises GPS à alimentation solaire et de la technologie LoRaWAN pour la recherche sur la faune sauvage

Problématique
La technologie du système de positionnement global (GPS) est un pilier du suivi de la faune sauvage, pourtant les ensembles de données sont fréquemment compromis par la perte de données (points manquants) et l'erreur horizontale. Ces biais, souvent causés par la canopée végétale qui masque les signaux satellites, peuvent conduire à des inférences écologiques inexactes concernant l'utilisation de l'espace et la sélection des ressources. Alors que les colliers GPS traditionnels stockent les données localement (nécessitant une récupération physique) ou utilisent une transmission par satellite coûteuse (par exemple, Iridium), les technologies émergentes de l'Internet des Objets (IoT) offrent une alternative à faible coût. Plus précisément, le réseau LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), combiné au suivi GPS alimenté par loi solaire, présente une solution potentielle pour la récupération des données en temps quasi réel sans frais de transmission élevés. Cependant, l'efficacité de ces systèmes intégrés dans des contextes de faune sauvage — particulièrement pour les espèces utilisant une végétation dense — reste sous-évaluée. Il est crucial de déterminer si les balises alimentées par l'énergie solaire et dotées de la technologie LoRaWAN peuvent maintenir une autonomie de batterie et des taux de succès de pointage suffisants dans des environnements où les animaux cherchent un abri, ce qui limite la recharge solaire et la transmission du signal.

Méthodologie
L'étude a évalué les balises auriculaires GPS solaires mOOvement (30–37 g) équipées de capacités de transmission de données LoRaWAN à travers deux phases distinctes : des tests stationnaires et un déploiement sur des animaux.

• Sites d'étude : Les tests ont eu lieu dans deux sites du sud du Texas : la zone de démonstration de La Copita et Research Ranch (1 103 ha) ainsi que la zone de gestion de la faune de Chaparral (CWMA ; 6 151 ha). Les deux sites présentent des fourrés épineux denses mais diffèrent par la structure et la densité de la végétation.
• Tests stationnaires : Les chercheurs ont déployé 410 balises (225 à La Copita, 185 à CWMA) le long de transects linéaires s'étendant jusqu'à 7,4 km des antennes LoRaWAN. Les balises étaient montées sur des piquets à des intervalles de 100 m (La Copita) ou 200 m (CWMA). À chaque point, cinq balises étaient orientées dans différentes directions (Nord, Sud, Est, Ouest, Haut) pour tester les effets d'orientation. L'étude a enregistré la couverture ligneuse (%) via la plateforme d'analyse du milieu naturel (Rangeland Analysis Platform, résolution de 30 m) et a calculé les distances euclidiennes par rapport à l'antenne. Les balises ont été programmées pour enregistrer un point GPS par heure pendant 48 heures.
• Déploiement sur les animaux : Dix pécari tachinés (Pecari tajacu) ont été capturés, immobilisés chimiquement et équipés des balises. Neuf balises ont transmis des données avec succès. Les signes vitaux et les données morphométriques ont été enregistrés, et les animaux ont été relâchés après leur récupération.
• Analyse des données : Le succès du pointage (proportion de points tentés reçus) et l'erreur horizontale (distance euclidienne entre les positions enregistrées et réelles) ont été analysés à l'aide de modèles mixtes généralisés (GLMM). Les covariables incluaient la couverture ligneuse, la distance à l'antenne et leur interaction. Les tendances de la tension de la batterie ont été analysées pour évaluer l'efficacité de la recharge solaire sous diverses conditions de végétation.

Résultats clés

• Succès du pointage : Le succès global du pointage lors des tests stationnaires était modéré : 58,2 % à La Copa et 51,2 % à CWMA. À La Copita, le succès du pointage a diminué de manière significative à mesure que la couverture ligneuse et la distance à l'antenne augmentaient, particulièrement lorsque ces facteurs agissaient de concert. À l'inverse, à CWMA, ni la couverture ligneuse ni la distance à l'antenne n'ont influencé de manière significative le succès du pointage.
• Erreur horizontale : Ni la couverture ligneuse ni la distance à l'antenne n'ont affecté de manière significative l'erreur horizontale sur aucun des deux sites. L'erreur horizontale moyenne était de 21,7 m à La Copita et de 26,9 m à CWMA.
• Performance de la batterie : La tension de la batterie était très sensible à la couverture ligneuse. À La Copita, les balises situées dans une couverture plus dense ont connu un déclin rapide de la tension, les projections suggérant une chute en dessous du seuil de transmission (3,91 V) en environ 100 jours sous une couverture dense continue. À CWMA, les balises dans une couverture faible à modérée ont maintenu ou légèrement augmenté leur tension.
• Déploiement sur les animaux : Sur les 10 pécari, une balise a échoué immédiatement. Les neuf autres ont transmis des données pendant une moyenne de 5,6 jours (plage : 3–7 jours) avant que la tension de la batterie ne descende en dessous du seuil opérationnel. Durant cette période, le succès moyen du pointage était de 41,0 %. Cet échec rapide a été attribué au comportement de l'espèce : les pécari collared occupent fréquemment une couverture ligneuse dense (moyenne de 85,4 % de couverture à la mi-journée), empêchant la recharge solaire pendant les heures de pic de luminosité.

Principales contributions
Cette étude constitue l'une des premières évaluations rigoureuses de balises auriculaires GPS à alimentation solaire et compatibles LoRaWAN sur une espèce sauvage connue pour utiliser des couvertures denses. La recherche souligne que la performance de ces dispositifs n'est pas seulement une fonction du matériel, mais dépend profondément de l'interaction entre les conditions environnementales locales (structure de la végétation, proximité de l'antenne) et l'écologie spécifique de l'espèce (sélection de l'habitat et modes d'activité). L'étude démontre que, bien que LoRaWAN offre une méthode de transmission rentable, la dépendance à la recharge solaire crée une vulnérabilité pour les espèces qui cherchent l'ombre pendant la journée, entraînant un épuisement rapide de la batterie et un raccourcissement des fenêtres de collecte de données.

Signification et affirmations
Les auteurs concluent que les balises GPS à alimentation solaire et compatibles LoRaWAN peuvent offrir une option relativement peu coûteuse pour la télémétrie de la faune sauvage, mais que leur application est contrainte par des facteurs environnementaux et comportementaux. L'article affirme que ces balises sont mieux adaptées aux espèces de taille moyenne à grande qui occupent régulièrement des habitats ouverts où la recharge solaire est fiable. Pour les espèces comme le pécari tachiné qui recherchent fréquemment une couverture dense, la dépendance de cette technologie à l'énergie solaire entraîne des limitations significatives en matière de longévité de la batterie et de récupération des données.

Les auteurs soulignent que les chercheurs doivent évaluer soigneusement les conditions de l'habitat, le comportement des espèces et les exigences de résolution spatiale avant tout déploiement à grande échelle. Ils suggèrent qu'un test pilote est essentiel pour déterminer si les taux de succès de pointage observés (51–58 %) et les erreurs de positionnement (~22–27 m) sont suffisants pour des objectifs d'étude spécifiques, notant particulièrement que l'erreur horizontale est supérieure à celle des colliers GPS traditionnels. En fin de compte, l'article soutient que l'adéquation de la technologie de suivi aux caractéristiques écologiques de l'espèce cible est critique, et que les limitations actuelles de l'efficacité de la recharge solaire sous une canopée dense peuvent restreindre l'utilité de ces dispositifs pour certaines applications liées à la faune sauvage.