Van de Putte & Danis
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Presentation (en French) for Collège Belgique on Biodiversity networks in Antarctica.
![Les réseaux d’information ,[object Object],Anton Van de Putte et Bruno Danis, ANTABIF, Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique](https://image.slidesharecdn.com/coursvandeputtedanis-2-111017061101-phpapp01/85/van-de-putte-danis-1-320.jpg)
![Plan ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
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Van de Putte & Danis
- 7. Traité Antarctique “ En vue de renforcer dans l’Antarctique la coopération internationale en matière de recherche scientifique, [...] les parties contractantes conviennent de procéder, dans la mesure du possible [...] à l’échange des observations et des résultats scientifiques obtenus dans l’Antarctique qui seront rendus librement disponibles” (notre inspiration)
- 12. [resultats]: données spatiales 1,288,441 entrées 198 datasets 5,235 taxa Nourrit OBIS, GBIF Téléchargeable Cartographie Services web
- 13. [resultats]: portails web Marine Biodiversity Terrestrial Biodiversity Webrepository Metadonnées Guides de Terrain Blog Instance IPT Data metrics
- 14. www.antabif.be
- 15. Aperçu du portail de données
- 21. Applications
- 36. Nematoda
- 37. Annelida
- 38. Cnidaria
- 39. Echinodermata
- 40. Mollusca
- 41. Chordata
- 42. Arthropoda
- 44. Benthos
- 45. Benthos
- 46. Pelagos
- 48. Poissons
- 49. Notre ignorance est abyssale
- 52. Informer
- 56. Innover
- 57. Le futur (proche) Expansion/évolution des capacités Interopérabilité Exploration des données Intégration des données génétiques Outils d’aide à l’identification Implication de la communauté Implication des citoyens
- 58. Perspectives Héritage digital du CAML et de l’API Etat de l’environnement Antarctique, Etat 0 Nouvelle biorégionalisation, aires marines protégées Le lien entre plusieurs disciplines Consolidation de la communauté du SCAR Un changement de culture Rose A. DZMB
- 59. Merci pour votre attention Strugnell J. British Antarctic Survey www.biodiversity.aq
- 61. PIC Les Polar Information Commons
Editor's Notes
- Bonjour. Je m’appelle Anton Van de Putte. Je travaille pour le projet ANTABIF, qui est développé au sein de la plateforme Belge pour la biodiversité. Dans cette présentation, je voudrais vous présenter comment fonctionnent les réseaux d’information sur la biodiversité, et en particulier quel impact ceux-ci peuvent avoir sur notre compréhension des écosystèmes Antarctiques, et nous aider à mieux les protéger. Je donne cette présentation de la part de Bruno Danis, qui est malheureusement retenu par une autre réunion. Bruno et moi souhaitons dédier ce cours à M. Alexandre de Lichtervelde, Représentant de la Belgique auprès de la Commission Baleinière Internationale (CBI), du Comité de Protection Environnementale (CEP) du Traité Antarctique et de la Commission pour la Conservation des Ressources marines vivantes Antarctiques (CCAMLR). Alexandre a fait énormément pour la protection de l’environnement Antarctique.
- La présentation s’articulera autour des thèmes suivants: je commencerai par introduire quelques généralités sur la biodiversité Antarctique et sur les projets d’information SCAR-MarBIN et ANTABIF, puis je m’appuierai sur quelques exemples concrets démontrant le potentiel de ces réseaux en termes de support à la recherche, à la conservation et à la gestion des écosystèmes Antarctiques. Je terminerai par quelques perspectives à court, moyen et long terme.
- Pour commencer, quelques généralités sur la biodiversité Antarctique
- La faune et la flore Antarctiques sont généralement considérées comme étant hautement adaptées, spécialisées pour vivre dans ce que nous considérons comme un environnement “extrême”. Dans le milieu marin, le côté extrême est surtout remarquable par son extraordinaire stabilité. On recense un haut niveau d’endémisme en Antarctique: une grande proportion des organismes qui y vivent ne se trouvent pas dans d’autres écosystèmes. La plus grande partie de la biodiversité se trouve dans le milieu marin.
- La biodiversité totale de l’Antarctique est estime à environ 20.000 espèces, mais ce chiffre est dérivés de modèles qui évoluent constamment et est excessivement difficile à vérifier. Pour des raisons assez compréhensible (l’accessibilité du continent), la biodiversité Antarctique est sous-étudiée, spécialement dans les zones abyssales. Enfin, étant donnée la stabilité du milieu dans lequel les organismes Antarctiques vivent, il est raisonnable de penser que les écosystèmes sont très sensibles aux variations dans leur environnement. Etant donné la vitesse à laquelle ces variations, notamment climatiques, opèrent en Antarctique, il est devenu urgent de rendre enfin efficace l’accès aux données scientifiques, via des plateformes sur internet.
- Avant de vous en dire plus sur les réseaux d’information sur la biodiversité, j’aimerais vous citer un article du Traité Antarctique, qui a été ratifié par la Belgique le 26 juillet 1960.
- Cet article constitue notre principale inspiration, encore aujourd’hui. Les réseaux SCAR-MarBIN et ANTABIF en suivent l’esprit. Je le cite: [read the article out]
- Dans le contexte que je vous ai présenté, la nécessité d’offrir un accès ouvert aux données sur la biodiversité Antarctique s’est fait ressentir, et un premier projet a vu le jour, sous l’impulsion de la Politique Scientifique Belge. C’est dans le cadre de l’année polaire internationale que le projet SCAR-MarBIN est né, en même temps que son projet-soeur, le Census of Antarctic Marine Life, dont SCAR-MarBIN était la composante en charge de gérer les données antarctiques. Le Census a réprésenté un effort d’échantillonage sans précédent, puisqu’il a permis de coordonner pas moins de 18 expéditions internationales, et d’explorer l’ocean austral des grands fonds à la surface. SCAR-MarBIN ne joue pas qu’un rôle d’aggrégateur de données, mais les fournit aussi dans des contextes plus larges, tels que OBIS, qui rassemble toutes les données sur la biodiversité marine du monde.
- Construisant sur les bases solides établies par SCAR-MarBIN, un nouveau projet a vu le jour: ANTABIF. A nouveau financé par la politique scientifique Belge, ANTABIF étend le champs d’action de SCAR-MarBIN a l’ensemble de la biodiversité Antarctique (marine et terrestre). Suivant la même philosophie, ANTABIF est conçu dès le départ pour pouvoir partager les données de la communauté Antarctique avec les autres, telles que le GBIF, dont il joue le rôle de “noeud” pour l’Antarctique. L’étude de la biodiversité est une discipline éminemment complexe, et c’est pour cela que dans un premier temps, tous les réseaux d’information sur la biodiversité se sont concentrés sur les données taxonomiques (la classification du vivant) et biogéographique (la distribution spatiale des organismes)...
- La philosophie de nos réseaux s’articule autour de six grands axes: construire un réseau, composé de machines, de chercheurs, de gestionnaires, d’institutions (et qui se comporte en quelques sortes comme un écosystème) garantir un accès ouvert et gratuit, sans restrictions à l’ensemble des données pertinentes dans notre contexte exposer les données dans un maximum de contextes différents, pour s’assurer que celles-ci soient faciles à découvrir rester à l’écoute des besoins de la communauté adopter et participer au développement des meilleurs standards, pour s’assurer que tous les systèmes parlent la même langue et enfin, développer les réseaux pour servir la science, mais aussi la conservation et la gestion de l’environnement.
- Voici quelques résultats concrets concernant la taxonomie: nous avons construit, en tant que communauté le premier registre exhaustif de toutes les espèces marines Antarctiques. Plus de soixante spécialistes ont utilisé nos outils pour compiler des données sur plus de 17000 organismes. Encore une fois, nous avons fait en sorte que ces données soient partagées dans les contextes globaux de registre mondial des espèces marines (WORMS), du Catalogue of Life et de l’Encyclopedia of Life. Nous terminons la construction d’un registre similaire pour l’ensemble des espèces Antarctique, qui comprend pour le moment des données sur plus de 24000 organismes ou groupes d’organismes.
- En ce qui concerne les données biogéographiques, qui décrivent où et quand les organismes se trouvent, nous avons rendues interopérables près de 200 bases de données qui se trouvaient dispersées à traver les globe. Un total de presque 1300000 entrées sont disponibles, et sont publiées dans les contextes globaux d’OBIS et du GBIF. L’ensemble de ces données est téléchargeable et peut être visualisé à l’aide de nos outils cartographiques en ligne.
- En attendant que le nouveau site d’information d’ANTABIF soit prêt à être rendu public, une séries de sites sont déjà accessible et donnent déjà accès à une série d’informations et de services en ligne.
- Si vous voulez vous tenir au courant des dernières évolutions, vous pouvez visiter le site d’ANTABIF ( www.antabif.be ).
- Dans les dias qui vont suivre, je vais vous présenter ce qui est déjà possible via les portails de données qui sont en ligne. Ceci vous donnera un aperçu de ce que sera le site d’ANTABIF, qui devrait être déployé avant la fin de l’année.
- Voici la première version du site de SCAR-MarBIN, qui présente une série de fonctionnalités classiques pour un tel portail. Nous avons travaillé longuement pour développer une nouvelle version de ce portail, qui est beaucoup plus orienté sur l’accès aux données.
- Voici SCAR-MarBIN V2, dont le but était d’épurer l’interface, et de rendre l’accès à l’information beaucoup plus intuitive et rapide. L’ensemble des technologies utilisées dans le cadre de ce portail fait partie du domaine de l’open source, c’est à dire que tout ce que nous avons développé est du domain public, et peut être immédiatement ré-utilisé.
- Je vais maintenant vous guider à travers une recherche classique sur le portail. Imaginon que je souhaite obtenir toute l’information sur le krill. A l’aide du moteur de recherche, je rentre “Euphausia” dans la fenêtre.
- Le site me propose une série de possibilités, afin de m’aider à rentrer ma recherche correctement. Je sélectionne “Euphausia superba”
- Et j’obtiens une carte de distribution qui montre es 74416 points qui sont disponibles dans les bases de données. Je peux exporter toutes ces données dans une série de formats standards, en cliquant l’un des boutons en bas à droite.
- Je vais maintentant vous montrer ce qu’on peut faire une fois que les données sont enfin faciles d’accès, et libres de circuler. Je vais me focaliser sur deux produits, les guides de terrains (Antarctic Field Guides) et l’Atlas biogéographique qui est en cours de développement.
- Les “Antarctic Field Guides”, guide de terrain, sont une aide à l’identification des organismes Antarctiques. Brièvement, nos systèmes de données compilent des pages descriptives (un peu comme dans les guides de terrain sous forme de livre), mais de façon dynamique, en utilisant le contenues dans bases de données. Ceci permet à l’utilisateur de générer, de télécharger ou de partager un guide de terrain qu’il construit par lui-même, par exemple pour tous les oiseaux, ou les oursins de la mer de Weddell, etc... je vais vous montrer quelques aperçus de cet outil dans les dias suivantes.
- vous avez ici la page d’accueil qui propose à l’utilisateur de créer son guide de terrain à partir de son centre d’intérêt, qui peut être un groupe d’organismes, une localité, ou encore un guide déjà existant qu’il souhaite adapter à ses besoins. Il est aussi possible de simplement visiter l’ensemble du site et son contenu.
- voici un exemple de page descriptive pour un fulmar. l’information taxonomique est tirée du registre de SCAR-MarBIN, l’information biogéographique est tirée du GBIF, et le reste (multimédia, histoire naturelle) est tirée d’une base de données spécifique aux guides de terrain.
- voici un agrandissement d’un carte qui montre la distribution d’une espèce (points oranges).
- Un autre exemple pour une éponge (celle qui se trouve sous les étoiles de mer sur la photo).
- Dans ce cas précis, l’un des critères de détermination est la morphologie des spicules de l’éponge. C’est pour cela que nous nous focalisons sur des photos de très haute qualité, et qui sont intéressantes dans le cadre de ces guides.
- Ici, encore une photo de l’éponge (toujours sous les étoiles), qui la montre vivante, sur le terrain. Ce genre de photo est très importante, car une fois l’organisme sorti de l’eau, une série de critères de détermination deviennent inutilisables, comme la couleur.
- Dans le même esprit, nous développons un atlas de la biogéographie Antarctique. Ce genre d’initiative a déjà été prise, mais la dernière compilation a été réalisé dans les années 60. Nous travaillons donc sur une nouvelle version, qui sera à la fois statique et dynamique, cette dernière consistant en une plateforme interactive générant des cartes thématiques (pour certains groupes d’organismes, ou encore pour les espèces benthiques uniquement, etc...) et surtout des cartes prédictives qui seront générées à l’aide de puissants modèles se basant sur les données les plus pertinentes.
- Voici l’ancienne édtion de l’atlas par Hedgepeth...
- Et voici un aperçu de ce que à quoi l’Atlas devrait ressembler. Avec sur la gauche la carte prédictive, et les informations qui décrivent le modèle utilisé, et sur la droite des cartes générales. Une information détaillée sur la biologie des organismes sera par ailleurs proposée.
- L’accès ouvert aux données permet d’effectuer un tour d’horizon de nos connaissances, et d’identifier des lacunes.
- En toute modestie, il est parfois intéressant d’avoir les outils qui permettent d’évaluer l’étendue de notre ignorance. Dans les exemples qui vont suivre, je vais vous montrer, comment à l’aide d’exercices de visualisation relativement simples (à l’aide de cartes colorées), on peut mettre en évidence une absence d’information, qui met en évidence le fait que certaines données ne sont pas partagées efficacement, soit que certaines régions ou groupes d’organismes n’ont pas été étudiés. Dans toutes les cartes qui vont suivre, vous allez voir deux cartes: à gauche une carte montrant la biodiversité (le nombre d’espèce différentes), et à droite une carte montrant l’effort d’échantillonnage (le nombre de stations où des organismes ont été recensés). Le code-couleur est simple: blanc: il n’y a pas de données, du vert au rouge: il y en a peu à beaucoup.
- Voici ces cartes pour toutes les espèces, et toutes les données que nous publions. A gauche, vous pouvez voir qu’on trouve dans les quadrats entre 1 et 700 espèces différentes, et à droite, qu’entre 1 et 20000 stations ont été échantillonnées. En apparence, l’océan austral est bien documenté et nous avons des données solides.
- Voici une représentation en 3D des même données sur la biodiversité. On voit déjà un peu mieux les gros écarts entre les quadrats en termes de biodiversité (l’altitude des blocs est proportionelle au nombre d’espèces).
- Voici les mêmes cartes, pour les nématodes (les vers ronds). Il reste du travail.
- Les Annélides
- Les Cnidaires
- Les Echinodermes
- Les Mollusques
- Les chordés
- Et enfin les Arthropodes.
- De ces quelques cartes contrastées on peut déjà tirer certaines conclusions. La qualité et la quantité des données disponibles varie fortement d’un groupe à l’autre. Dans le cas de certains groupes (les éponges, isopodes, pycnogonides, etc...) les données sont carrément rares. Autre conclusion: certaines zones sont sous-échantillonnées, voire pas échantillonnées du tout, comme l’ouest de la mer de weddelm, la mer d’amundsen, ou encore toute la zone la plus profonde en mer. Je vais maintenant vous montrer une série de cartes thématiques, qui reprennent la même approche que les précédentes.
- Tout d’abord le benthos, c’est à dire l’ensemble des organismes qui vit sur le fond de l’océan. On a jusque 400 espèces dans un seul quadrat. Une proportion importante de l’océan austral est dépourvu d’information.
- Les mêmes données en 3D.
- Ici, le pelagos, c’est à dire tous les organismes qui vivent dans la colonne d’eau. On observe un maximum de 36 espèces différentes par quadrats, alors que l’océan est relativement bien couvert, et que certains quadrats ont été échantillonés jusqu’à 5100 fois!
- Les oiseaux et les mammifères suivent grossièrement le même schéma, avec jusqu’à 17000 échantillonages dans le même quadrat, pour un nombre d’espèce relativement petit.
- Enfin, voici les poissons, du moins les données dont nous disposons.
- Voici un petit graphique amusant. La partie inférieure montre comment la surface du fond de l’océan est distribuée en fonction de la classe de profondeur. On voit qu’une très large portion de l’océan se situe dans les abysses. Les deux parties supérieures montrent, comme sur les cartes précédentes, la proportion d’espèces répertoriées, et la proportion de stations d’échantillonnage dans les mêmes zones de profondeur. On voit bien combien notre ignorance est abyssale, au sens propre comme au figuré.
- Toutes ces cartes nous ont permis de tirer les conclusions suivantes: nous avons une importante distortion due à la proximité des stations de recherche et des trajectoires des navires polaires (qui vont ravitailler ce stations). C’est là que le gros des données est concentrée. Si l’on considère l’ensemble du jeu de données, le groupe des oiseaux et mammifères “tire” les tendances, à cause de leur masse importante. En effet, certaines données de suivi satellites innondent le reste de l’information. Par contre, la distribution de la richesse spécifique (une mesure de la biodiversité) est principalement influencée par les données benthiques (les organismes du fond).
- Les abysses sont largement sous-échantillonnées, ce qui induit un biais supplémentaire. On observe une co-occurrence entre les quadrats où les données benthiques sont les plus abondantes et la présence de stations. En gros, on a le plus de données scientifiques là où la logistique impose ses contraintes. Le corrélaire est que si l’on veut découvrir d’avantage de nouvelles espèces, ou en répertorier qui n’ont pas encore été vues dans l’Antarctique, il suffit de s’écarter des stations ou des trajectoires des navires de recherche. La bonne nouvelle, c’est que dans des nombreux cas, les données sont suffisantes (en termes de quantité et de qualité) pour mener des études ultérieures, qui font appel à des modèles. Juste une petite remarque pour conclure: cette petite étude a pu être menée très rapidement grâce à l’accessibilité des données. Il y a quelques années, compiler ces données aurait probablement pris des mois, voire des années de travail. Ici, il ne nous a fallu que quelques minutes pour les obtenir.
- IL est possible de faire énormément de choses avec les données qui sont maintenant disponibles en ligne. Elles sont à la disposition de la communauté qui peut construire sur de solides bases. L’un des raisons d’être de nos réseaux est aussi d’informer les acteurs de la conservation de l’environnement.
- Dans l’océan austral, l’un des principaux acteurs est la CCAMLR (convention for the conservation of marine living resources). Partie du système du traité antarctique, son rôle est de conserver la vie marine dans l’océan austral.
- L’un des grands chantiers entrepris est d’établir un réseau d’aires marine protégées, zones dans lesquelles toute activité délétère pour les organismes marins est interdite. Jusqu’à récemment, la bio-régionalisation, nécessaire dans le processus, s’appuyait essentiellement sur des données physico-chimiques, et sur des “proxys” comme la concentration en chlorophylle à la surface. Ceci était bien sûr un peu juste, et il fallait ajouter un peu de “bio” dans la “bio”-régionalistion là dedans...
- Des travaux sont encore en cours, mais des résultats préliminaires ont permis de bien cerner les domaines qui nécessitent plus d’effort. Des questions sont survenues, comme: avons nous suffisamment de données sur la biodiversité pour prendre des décisions informées concernant les aires protégées? Dans de nombreux cas, la réponse est positive, et des équipes internationales pluridisciplinaires se concentrent sur ceux-ci, tels que le consortium CEAMARC qui se focalise sur l’Est de l’Antarctique.
- La biodiversité informatique est une discipline naissante. Mais qui évolue à une très grande vitesse, muée par la motivation des communautés impliquée (et leur philosophie “open source”) et les avancées technologiques fulgurantes en informatique des réseaux.
- Voici une série de pistes qui vont rendre ces technologies encore plus utiles et pointues. Les capacités des machines évoluent vite, en terme de stockage et et terme de puissance de calcul. L’avènement du cloud computing ouvre de nouveaux horizons, permettant de diluer la charge de calcul nécessaire. L’interopérabilité est un autre élément essentiel: grâce aux technologies WEB2.0, les machine communiquent mieux entre elles, les standards sont améliorés et les mêmes données peuvent être présentées dans de nombreux contextes, répondant aux besoins specifiques de nombreuses communautés. En ce qui concerne la biodiversité, deux défis majeurs nous attendent: une vraie intégration des données génétiques, et le développement de la cybertaxonomie, qui permettra de soulager un peut la perte d’expertise dans ce domaine. L’implication de la communauté scientifique, mais aussi des citoyens est aussi importante, pour induire ce qui, selon nous, est les plus grand des défis à relever: un changement culturel.
- SCAR-MarBIN est l’héritage digital du Census of Antarctic Marine Life et de l’Année Polaire Internationale. Il constitue la fondation du nouveau projet ANTABIF qui bati une vision inspirée par le Traité Antarctique. Ces bases de données consituent en outre un précieux point de référence pour l’avenir: dans un contexte de changement environnemental rapide, nous avons un état 0 (dont nous connaissons les limites) auquel nous référer. Elles permettent d’introduire des données biologiques dans les modèles, permettant d’établir une politique de conservation basée sur des faits, plutot que des opinions. Le partage de donnée permet de faire des liens avec d’autres disciplines qui ont choisi la même voie et de faire de la science, de manière intégrée. Les réseaux d’information consolident la communauté, en bâtissant une relation de confiance entre les chercheurs, mais aussi entre les chercheurs et les utilisateurs des données. En quelques années, nous observons un basculement dans la culture du partage des données, au sein de la communauté des chercheurs Antarcticiens. La vision même du Comité Scientifique pour la Recherche Antarctique (le SCAR) en est affectée. On est passé de l’attitude “pourquoi partagerais-je mes données” vers l’attitude “où puis-je les mettre?”.
- Je vous remercie pour votre attention.
- D’autre lacunes que nous avons pu identifier à partir des données rélèvent d’autre domaines, comme ici de la perte d’expertise. Vous avez ici un graphique qui montre m’évolution des descriptions de nouvelles espèces d’isopodes (un groupe de crustacés). Depuis les années 1820, le graphique montre que l’on décrit environ 2,8 espèces de ces crustacés par an. Lors des récentes expéditions ANDEEP, qui se sont focalisées justement sur les abysses, pas moins de 600 nouvelles espèces d’isopodes ont été sorties de l’eau. Il faut maintenant les décrire formellement. Un rapide calcul nous mène à 214 ans pour réaliser cette tâche. Autant vous dire qu’il nous reste du boulot!
- Je terminerai en introduisant une initiative qui nous tient à coeur, les Polar Information Commons (PIC). Prenant conscience que les régions polaires (Arctique ET Antarctique) sont dans une période de changement potentiellement dramatiques, les communautés des deux pôles ont joint leurs efforts pour consrtruire leur propre “commons”, c’est à dire une plateforme virtuelle sur laquelle toutes les données sont en partage, et placées sous une banière qui explique comment les données peuvent être utilisées, plutot que d’interdire toute reproduction (comme c’est le cas d’un copyright). Dans les PIC, les chercheurs peuvent venir décrire leurs données, choisir comment ils souhaitent les partager, et les envoyer dans un nuage informatique qui est indexé par les moteurs de recherche comme Google. On atteint une vision concrète de données découvrables, ouvertes, liées, utiles et placées en sécurité.