Journal of Applied Biosciences 219: 24261 – 24272
ISSN 1997-5902

Spatial distribution modeling of the savannah buffalo (Syncerus caffer brachyceros) and the western hartebeest (Alcelaphus buselaphus major) in Niokolo-Koba National Park

Mallé GUEYE1, Woury SOW1, Moustapha SY2, Assane DIOUF1 , Ibrahima GUEYE3
1Departement HydroSciences et Environnement, Université Iba Der Thiam de Thiès, Sénégal
2Institut Supérieur de Formation Agricole et Rural, Université Alioune Diop de Bambey, Sénégal
3Direction des Parcs Nationaux du Sénégal, Dakar
Correspondant principal : Mallé GUEYE (mallegueye@yahoo.fr ; malle.gueye@univ-thies.sn)

Submitted 12/03/2026, Published online on 30/04/2026 in the https://www.m.elewa.org/journals/journal-of-applied-biosciences-about-jab/ https://doi.org/10.35759/JABs.219.5

ABSTRACT
Objective: This study aimed to model the spatial distribution of the savannah buffalo (Syncerus caffer brachyceros) and the major hartebeest (Alcelaphus buselaphus major) in Niokolo-Koba National Park (PNNK) to identify priority areas for conservation.
Methodology and results: Occurrence data collected in 2023–2024 were combined with environmental variables in Maxent. The models showed good predictive performance (AUC 0.92 for savannah buffalo, 0.95 for western hartebeest). Predator density mainly influenced savannah buffalo distribution, while poaching was the key factor for western hartebeest.
Conclusions and applications: Both species preferred areas near waterways and receiving 900–1,050 mm of rainfall annually. Favorable areas (>50%) cover 1,496 km² for buffalo (16.4% of the park) and 697.5 km² for western hartebeest (7.6%). Highly suitable habitats (>67%) cover 1,437.5 km² and 744.9 km², mainly in the central and eastern parts of the park. These results provide critical information for population management, park planning, and anti-poaching strategies.
Keywords: savannah buffalo, western hartebeest, spatial modeling, poaching, predators, PNNK, conservation

INTRODUCTION

L’Afrique abrite l’une des plus importantes biodiversités du monde, concentrant près d’un tiers de la diversité biologique terrestre (Bigalke, 1964 ; De Boissieu et al., 2007). Cependant, les populations de grands mammifères déclinent fortement en raison du braconnage, de la fragmentation des habitats et de l’expansion des infrastructures humaines qui limitent les déplacements des ongulés (Owen-Smith et al., 2020). Entre 1970 et 2005, les grands mammifères ont chuté de 59 % dans les aires protégées africaines, avec une perte particulièrement élevée en Afrique de l’Ouest (85 %) (Craigie et al., 2010). Ce déclin est aggravé par des moyens de gestion souvent insuffisants (Scholte, 2022). Au Sénégal, le Parc National du Niokolo-Koba (PNNK) constitue l’un des derniers refuges de la faune des savanes ouest-africaines (Fall et al., 2024) mais subit de fortes pressions anthropiques exacerbées par le changement climatique (Rabeil et al., 2019). Parmi les espèces les plus menacées figurent le buffle de savane (Syncerus caffer brachyceros) et le bubale major (Alcelaphus buselaphus major) (Photo 1).

Photo 1 : Buffles de savane (Syncerus caffer brachyceros) et bubales major (Alcelaphus buselaphus major) dans le Parc national du Niokolo-Koba (Sénégal).

Le buffle est passé d’environ 5 000 individus en 1978 à moins de 500 au début des années 2000 tandis que le bubale major, autrefois estimé entre 3 000 et 4 000 individus, n’en comptait plus qu’environ 150 en 2019 (Larrivière et Dupuy, 1978 ; Mauvais, 2002 ; Vincke et al., 2005 ; Renaud et al., 2006 ; Rabeil et al., 2019). Ce déclin rapide souligne l’urgence de mieux documenter leur écologie et leur répartition dans le parc. La présente étude vise à prédire la distribution spatiale du buffle de savane et du bubale major dans le PNNK, à analyser leurs réponses écologiques aux gradients environnementaux et à identifier les facteurs influençant leur répartition.

MATERIELS ET METHODES

Zone d’étude : Le Parc national du Niokolo-Koba (PNNK), situé au sud-est du Sénégal entre 12°30’–13°20’ N et 12°30’–14°42’ W couvre 9130 km² et s’étend sur les régions de Tambacounda, Kédougou et Kolda (Figure 1).

Classé Parc national en 1954 (Howard et al., 2007) et inscrit au Patrimoine mondial de l’UNESCO, il a été retiré de la Liste du patrimoine mondial en péril en 2024. Le climat est de type tropical avec saison sèche marquée et précipitations annuelles de 900–1200 mm (Gueye et Noba, 2015 ; Gueye et al., 2021). Les températures varient de 25 °C à 33°C (Gueye et al., 2021). Le relief est globalement plat, dominé par des plateaux et des vallées, avec un point culminant à 311 m au mont Assirik (Madsen, 1996). La végétation comprend des savanes herbacées, arborées et boisées, des galeries forestières et des marais. Le parc abrite une biodiversité remarquable comprenant plus de 1500 espèces végétales (Gueye et Noba, 2015) et l’une des dernières populations de grande faune d’Afrique de l’Ouest (Fall et al., 2024).
Collecte de données :
Données d’occurrence : Les données de présence du buffle et du bubale proviennent du suivi écologique mené en 2023 et 2024, reposant à la fois sur des pièges photographiques et sur des observations directes. En 2023, 220 caméras ont été déployées sur 114 stations tandis qu’en 2024, 288 caméras ont été installées selon une grille systématique de 6 × 6 km (Figure 2).

 

Variables environnementales : Les modèles intègrent un ensemble de variables environnementales, anthropiques et biotiques. Parmi les variables environnementales figurent l’altitude, les précipitations annuelles issues de WorldClim v2.1, la distance aux cours d’eau, le NDVI dérivé des images Landsat 8 ainsi que les types d’habitats selon la classification de Tappan (2015). Les variables anthropiques incluent les incidents de braconnage enregistrés dans la base de données du PNNK entre 2015 et 2023. Enfin, les variables biotiques reposent sur les occurrences des espèces obtenues via le trappage photographique réalisé en 2023–2024.
Modélisation de la distribution spatiale du buffle de savane et du bubale major dans le PNNK : La distribution du buffle de savane et du bubale major dans le PNNK a été modélisée avec MaxEnt v3.4.4, fondé sur l’entropie maximale (Phillips et al., 2006) à partir de données de présence 2023–2024 traitées avec PIE v6.95 et de variables environnementales préparées sous ArcMap v10.5 (Figure 3).

Les rasters ASCII (340 m) incluaient altitude, précipitations, habitats, NDVI, distance à l’eau, densité de prédateurs et braconnage. Les modèles, testés avec 30 % des données et 10 répétitions, ont présenté une excellente performance selon les AUC et les courbes ROC >0,9 (Swets, 1988 ; Elith et al., 2011).
Analyse des réponses écologiques aux gradients environnementaux : L’analyse des courbes de réponse écologiques permet d’examiner comment les probabilités de présence du buffle de savane et du bubale major varient le long des gradients environnementaux intégrés dans le modèle. Ces courbes mettent en évidence la sensibilité des espèces à des facteurs clés tels que la distance aux cours d’eau, l’altitude, les précipitations ou les types d’habitats, en identifiant leurs conditions écologiques favorables (Elith et al., 2011). Elles offrent également un aperçu du degré de différenciation ou de recouvrement de leurs niches écologiques (Soberón et Peterson, 2005), ce qui est essentiel pour comprendre leur répartition dans le PNNK. Enfin, l’examen de ces réponses contribue à vérifier la cohérence biologique des prédictions produites par le modèle Maxent (Merow et al., 2013). Identification des facteurs déterminant la distribution spatiale des deux espèces dans le PNNK : L’influence des variables sur la répartition des ongulés a été évaluée par le Modèle Linéaire Généralisé (GLM) via MaxEnt, utilisant la contribution relative, l’importance de permutation et le test de jackknife (Guisan et al., 2002 ; Elith et al., 2011). Les cartes d’habitat ont été classées en habitats favorables (>50%) et très favorables (>67%) pour estimer les superficies potentielles adaptées à chaque espèce (Abade et al., 2014).

RESULTATS

Modélisation de la distribution spatiale du buffle de savane et du bubale major dans le PNNK : Les modèles de MaxEnt présentent une performance élevée avec des AUC de 0,92 pour le buffle et 0,95 pour le bubale major indiquant une excellente capacité prédictive (Figure 4).

Figure 4 : Performance du modèle de prédiction de la distribution du buffle de savane (gauche) et du bubale major (droite)

L’analyse des contributions relatives et de l’importance de permutation des variables dans les modèles MaxEnt montre que la distribution du buffle de savane est principalement influencée par la présence de prédateurs potentiels qui contribue pour 48,9 % et présente une importance de permutation de 55,5 %. Les autres variables telles que l’habitat (13,8 % de contribution, 2,2 % de permutation), le braconnage (12,4 %, 6,6 %) et la pluviométrie (11,0 %, 13,9 %), exercent une influence notable, tandis que l’altitude (3,5 %, 6,3 %), le NDVI (8,7 %, 4,9 %) et la distance aux cours d’eau (1,8 %, 10,5 %) jouent un rôle plus modeste. Pour le bubale major, le facteur dominant est le braconnage (29,2 % de contribution, 50,4 % de permutation), suivi de la présence de prédateurs potentiels (36,1 %, 17,7 %) et de l’habitat (26,6 %, 19,7 %). Les autres variables, dont la pluviométrie (6,3 %, 11,1 %) joue également role remarquable, l’altitude (1,6 %, 0,8 %), le NDVI (0,1 %, 0,0 %) et le réseau hydrographique (0,1 %, 0,3 %) ont un impact relativement faible sur sa répartition. Ces tendances sont confirmées par les tests de Jackknife, soulignant l’importance majeure des variables anthropiques et de la densité de prédateurs dans la distribution de ces deux ongulés dans le parc.

Figure 5 : Test Jackknife pour le buffle de savane (gauche) et du bubale major (droite)

Analyse des courbes de réponses écologiques aux gradients environnementaux : La courbe de réponse écologique du buffle de savane à la densité des prédateurs potentiels (Figure 6D) indique que l’espèce supporte des niveaux modérés de prédation et parvient à maintenir une présence notable malgré cette pression. Par ailleurs, les autres courbes montrent que le buffle privilégie les zones proches des cours d’eau, caractérisées par des précipitations comprises entre 900 et 1 052 mm et par une végétation de densité modérée (NDVI entre –0,15 à 0,10). Les zones faiblement exposées au braconnage apparaissent également comme particulièrement favorables à son occupation.

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Figure 6 : Courbes de réponses écologiques du buffle de savane reflétant la dépendance de l’adéquation prédite par rapport aux variables utilisées. A. Pluviométrie (mm), B. Habitat, C. Braconnage, D. Réseau hydrographique, E. Altitude, F. Prédateurs potentiels, G. NDVI

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Figure 7 : Courbes de réponses écologiques du bubale major reflétant la dépendance de l’adéquation prédite par rapport aux variables utilisées. A. Pluviométrie (mm), B. Habitat, C. Prédateurs potentiels, D. Réseau hydrographique, E. Braconnage, F. Altitude, G. NDVI

Les courbes de réponses écologiques (Figure 7) montrent que le bubale major évite les zones fortement braconnées (Figure 7D) et occupe des habitats tels que le bowé, la prairie herbeuse et les forêts claires, avec une tolérance à une certaine pression de prédation et une faible sensibilité au NDVI et à l’altitude. La cartographie de l’aire potentielle de distribution indique que pour le buffle, 1 496 km² (16,4 % de l’aire du parc) présentent une adéquation >50 % et 1 437,5 km² (15,7 %) >67 %, localisés surtout au centre et à l’est du parc. Pour le bubale major, les zones favorables >50 % couvrent 697,5 km² (7,6 %) et >67 % 744,9 km² (8,2 %), concentrées dans les secteurs centre et sud-est du parc.

Figure 8 : Distribution spatiale potentielle avec adéquation de l’habitat > 50% et > 67% pour le buffle de savane (gauche) et le bubale major (droite) dans le PNNK

DISCUSSION

Modélisation de la distribution spatiale du buffle de savane et du bubale major dans le PNNK: La modélisation de la distribution du buffle de savane et du bubale major dans le PNNK montre de très bonnes performances, avec des AUC respectives de 0,92 et 0,95, ce qui corrobore la fiabilité de l’approche Maxent pour prédire les zones d’occupation potentielle même avec un nombre limité d’occurrences (Phillips et al., 2006 ; Elith et al., 2011). Chez le buffle, la contribution dominante des grands carnivores (48,9 %) concorde avec les travaux de Valeix et al. (2009) et Owen-Smith (2002), qui indiquent que la prédation exerce un rôle clé dans la sélection des habitats. La pluviométrie (11 %) et les habitats favorables (jachères, forêts galeries, plans d’eau) confirment également l’influence combinée des facteurs top-down et bottom-up sur la distribution de l’espèce (Smit et al., 2007 ; Cornélis et al., 2011). Pour le bubale major, la forte contribution du braconnage (29,2 %) et de l’habitat (26,6 %) est en accord avec les conclusions de Craigie et al. (2010) soulignant l’impact majeur des pressions humaines sur les populations d’herbivores. La présence de prédateurs (36,1 %) joue un rôle secondaire, ce qui corrobore l’idée que le bubale est plus sensible aux facteurs anthropiques qu’aux contraintes naturelles. Ces résultats appuient la nécessité de renforcer la protection des habitats et les efforts anti-braconnage dans le PNNK.
Analyses des courbes de réponses écologiques aux gradients environnementaux: Les courbes de réponse écologiques permettent de préciser comment la probabilité de présence varie le long des gradients environnementaux, et appuient l’interprétation des résultats du modèle (Elith et al., 2011 ; Merow et al., 2013). Pour le buffle, la probabilité de présence diminue nettement dans les zones à forte densité de prédateurs, ce qui est en accord avec ses stratégies d’évitement observées dans d’autres savanes africaines (Sinclair et Arcese, 1995). La probabilité augmente dans les zones à pluviométrie favorable (900–1 052 mm/an) et à proximité des cours d’eau, confirmant sa dépendance aux ressources hydriques (Ryan et al., 2006 ; Fyumagwa et al., 2020). L’effet modéré de l’altitude corrobore une préférence pour les zones légèrement surélevées, moins inondables (Prins, 1996). Chez le bubale major, la probabilité de présence est fortement réduite dans les zones soumises au braconnage, ce qui concorde avec les observations de Nhleko et al. (2022). L’espèce montre une affinité marquée pour les habitats ouverts (bowé, prairies, savanes claires) et les zones à précipitations intermédiaires (925–1 015 mm), ce qui confirme son adaptation aux milieux dégagés favorisant la détection des prédateurs et la fuite rapide (Estes, 2012 ; Redfern et al., 2003). L’altitude et le NDVI ont peu d’effet, soulignant que la structure de la végétation prime sur la biomasse pour cette espèce (Sinclair et Arcese, 1995 ; Ogutu et al., 2014).
Identification des facteurs déterminant la distribution spatiale des deux espèces dans le PNNK : Globalement, les résultats montrent que le buffle est davantage conditionné par les facteurs naturels top-down et bottom-up (prédateurs et pluviométrie), en accord avec Sinclair et al. (2003) et Gandiwa et al. (2015). En revanche, le bubale est principalement affecté par les pressions humaines, notamment le braconnage et la dégradation de l’habitat, ce qui corrobore les observations de Nhleko et al. (2022) et de l’EWT (2022). Ces différences soulignent l’importance de considérer les contraintes écologiques et anthropiques dans les stratégies de gestion durable et de conservation des ongulés du PNNK.

CONCLUSION ET APPLICATION DES RÉSULTATS

Cette étude a permis de modéliser avec succès la distribution spatiale du buffle de savane (Syncerus caffer brachyceros) et du bubale major (Alcelaphus buselaphus major) dans le Parc national du Niokolo-Koba en combinant des données d’occurrence récentes (2023–2024) et des variables environnementales biotiques et anthropiques. Les performances élevées des modèles MaxEnt (AUC > 0,9) confirment la robustesse de l’approche et la fiabilité des prédictions obtenues. Les résultats montrent des différences marquées dans les facteurs déterminant la répartition des deux espèces. La distribution du buffle de savane est principalement influencée par des facteurs naturels tels que la densité de prédateurs, la disponibilité en eau et la pluviométrie. À l’inverse, la distribution du bubale major est fortement influencée par les pressions anthropiques en particulier le braconnage et la dégradation des habitats soulignant sa grande vulnérabilité aux activités humaines. La cartographie des habitats favorables et très favorables met en évidence des zones prioritaires de conservation, principalement situées dans les parties centrale et sud-est du parc. Ces zones constituent des noyaux essentiels pour le maintien et le rétablissement des populations de buffles et de bubales dans le PNNK. Ces résultats fournissent des outils concrets pour orienter la gestion adaptative du parc notamment en ciblant les efforts de surveillance et de lutte contre le braconnage en renforçant la protection des habitats clés et en intégrant la dynamique prédateurs-proies dans les stratégies de conservation. Cette approche spatialisée contribue ainsi à une meilleure planification de la conservation des grands herbivores de savane et peut servir de référence pour d’autres aires protégées d’Afrique de l’Ouest confrontées à des pressions similaires.

 

 

REMERCIEMENTS

Nous remercions la Direction des Parcs Nationaux du Sénégal de nous avoir autorisés à mener ces travaux de recherches dans le Parc National du Niokolo Koba. Nous tenons également à remercier le Conservateur dudit parc et à travers lui tout son personnel, pour son appui combien appréciable lors des opérations de terrain.

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