Les bases de données
pour quantifier et interpréter des motifs de biodiversité
dans les hautes latitudes
Bruno Danis, Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique
www.scarmarbin.be

Plan
• la biodiversité Antarctique
• SCAR-MarBIN
• aspects techniques (pas trop quand même)
• applications
• perspectives

La biodiversité
Antarctique

Biodiversité Antarctique
• Haute adaptation à un environnement extrême
• Haut niveau d’endémisme
• Essentiellement marine
• Estimations: autour de 20.000 espèces
• Sous-étudié (surtout le profond)
• Probablement très sensible aux changements
climatiques

SCAR-MarBIN

SCAR-MarBIN
Marine Biodiversity Information Network
• ATS & CBD
• Année Polaire Internationale 2007/08
• Census of Antarctic Marine Life (CAML)
• Ocean Biogeographic Information System (OBIS)
• Global Biodiversity Information Network (GBIF)
• Financement: Politique Scientifique Belge

Philosophie
• Construire un réseau d’information
• Accès ouvert et gratuit aux données
• Exposer les données et métadonnées
• Rester à l’écoute de la communauté
• Adopter les meilleurs standards
• Servir la science, la conservation, la gestion
Riddle, M. Australian Antarctic Division

Résultats tangibles
www.scarmarbin.be
• Le premier RAMS
• Panel de 60 éditeurs
all taxa
all species
• Nourrir WoRMS, CoL et
EoL
valid species
• 16,176 taxa
0 3 750 7 500 11 250 15 000
• 9,234 espèces

Résultats tangibles
www.scarmarbin.be
1.000.000+ entrées
130 sets de données
5,200+ taxa
Téléchargeable
WebGIS
Webservices

Nouvelle initiatives
• Bourses de digitalisation: 12 initiatives financées
• Antarctic Field Guides
• Données génétiques géoréférencées
• ArcOD: Arctic Ocean Diversity Rose A. DZMB

(Un peu) de technique

Aspects techniques
(V2.0)
•Objectifs
• Améliorer l’ergonomie
• Améliore l’interoperabilité
• Etendre les fonctionnalités
•Détails techniques… (accrochez vous!)

Améliorer l’ergonomie
- principes -
•Le grand principe: KISS
• Le sous-principe: the less the merrier!
•Simplifier la navigation
• Diviser en sous-sites subsites by concern
• Réduire la granulométrie de la navigation

Améliorer l’ergonomie
- moteurs de recherche -
•Simplifier l’interface de recherche et le flux
(AJAX)
• Rester basique
• Ressources
• centraliser la recherche avec un outil unique
• meilleur affichage des résultats
• Occurrences: ne pas effrayer l’utilisateur

Améliorer l’ergonomie
- moteurs de recherche -
•Cartographie
• Chameleon -> OpenLayers
• Accès direct aux cartes via
• les détails sur un set de données
• les détails sur un taxon
•Utilisation de Tags transversaux pour la
navigation dans les resources

Améliorer l’interopérabilité
• (REST) Web services est la Voie...
• Occurrences
• standards OGC (WMS/WFS)
• Recherche
• Détails
• Ressources
• Recherche (XML + JSON)
• Détails pour chaque resources (XML +? JSON)

Expansion du système
• Nouvelles Bases de Données
• séquences DNA
• Experts
• Expéditions
• “Spatialization” d’AntOBIS
• Galeries
• YouTube
• Flickr
• Deep linking (BoL, wikipedia, BHL, yahoo image search)

Expansion du système
•Moteur de recherche full text
•Sémantique de requête plus riche
• recherche par champs
• Meilleur support des booléens
• Plus d’options pour les wildcard

Comparo
V1 V2
Languages PHP4 (procedural part OOish) Java, Groovy (100% OO)
Design patterns - MVC-ORM-AOP-IoC…
Framework - (100% homebrew) Grails (Spring, Hibernate),
YUI
Template engine - SiteMesh
Search engine SQL-based Full text (SOLR-lucene)
DB SQL server SQL server - PostGresql
GIS server mapserver Geoserver
Spatial DB - PostGIS
Mapping client chameleon openLayers
Web services SOAP (RAMS) RESTish (all resources)
OS Windows server FreeBSD
Open source Partly 100% (minus legacy DB)

Applications

Identifier les lacunes

Méthodologie
• Nettoyage de toute la base de donnée d’occurrences
• Données bathymétriques ajoutées à toutes les entrées
benthiques (ETOPO2)
• comptage des espèces vs stations pour les phylums majeurs
(nematoda, mollusca, cnidaria, echinodermata, chordata,
arthropoda & annelida)
• comptage des espèces vs stations pour les groupes majeurs
(poissons, oiseaux et mammifères, pélagique et benthiques)
• Analyse bathymétrique. Stations & espèces benthiques en
fonction de la profondeur.

Toutes les espèces

Toutes les espèces

Nematoda

Annelida

Cnidaria

Echinodermata

Mollusca

Chordata

Arthropoda

Résumé
• La couverture spatiale & taxonomique avrie
fortement en fonction du groupe considéré
• Certains taxa majeurs sont “manquants”: Eponges,
Isopodes, Pycnogonides, Bryozoaires, Decapodes,
Crinoides & Brachiopodes
• Zones sous- ou non-échantillonnées: W. Weddell
Sea, Amundsen Sea, deep sea

Benthos

Benthos

Pelagos

Oiseaux et Mammifères

Poissons

Conclusions
• Distorsion vers les zones peu profondes, les stations de
recherche et les trajectoires de navires de recherche
• Ensemble du jeu de données: les observations d’oiseaux et
de mammifères dominent l’analyse de l’effort
d’échantillonnage
• Les données benthiques déterminent les schémas
d’ensemble de la richesse spécifique
• Co-occurrence entre les “hotspots” de données benthiques
et la présence de stations
• Les observations de poisson et les données CPR
déterminent les schémas observés pour les données
pélagiques

Conclusions
• La distorsion due à la variabilité de l’effort
d’échantillonnage est responsable d’un grand nombre de
patterns observés
• Distorsion massive due à un sous-échantillonnage du
profond
• Certaines zones et taxa, bien représentés, sont utilisables
pour des analyses ultérieures

Identifier les lacunes
2,8 espèces d’isopodes
sont décrites chaque année
De Broyer C & Danis B, submitted
600+ ont été découvertes
durant ANDEEP
214 années pour tout
décrire!

Cybertaxonomie
• Guides de terrain
• Clés d’identification interactives
• Identification semi-automatique
• Publications électroniques

Modéliser

Benthic classifica3on
Temperature Depth & Rugosity Distance From
Shallows

Pelagic classifica3on

Confronter

Vers une nouvelle
biogéographie?
• test historical bioregionalisation work
(Hedgpeth)
• 5 classes, 29 regions
• SO bioregions differ upon considered class
• species endemism rate ca 50%
• single Antarctic province
• clear distinction between sub-ANT islands
influenced by SA vs NZ

% of endemic species
Endemism
100
20
40
60
80
0
over-estimated
Bi
va
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Ch
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sto
me
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Cy
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From Arntz et al 1997
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Endemism
over-estimated
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Ch
From Linse From2006, Barnes & Griffiths 2007, Munilla In press
et al Arntz et al 1997

External
influences
Gastropoda
Bivalvia
Cyclostomata
Cheilostomata
(Spearman rank correlation coefficient and a
Pearson correlation between the ranks) From Griffiths et al in press

External
influences
Gastropoda
Bivalvia
Cyclostomata
Cheilostomata
(Spearman rank correlation coefficient and a
Pearson correlation between the ranks) From Griffiths et al in press

External
influences
Gastropoda
Bivalvia
Cyclostomata
Cheilostomata
(Spearman rank correlation coefficient and a
Pearson correlation between the ranks) From Griffiths et al in press

External
influences
Gastropoda
Bivalvia
Cyclostomata
Cheilostomata
(Spearman rank correlation coefficient and a
Pearson correlation between the ranks) From Griffiths et al in press

Large-scale
patterns
Cheilostomata Cyclostomata Bivalvia
From Griffiths et al in press Pycnogona Gastropoda

Comparer

Comparaison Antarc3que vs Arc3que

En commun entre Antarc3que et Arc3que

Intégrer

Antarctic genera Deep Sea genera
Pareledone Graneledone
Adelieledone
Adelieledone Thaumeledone
Megaleledone Veledona

Octopus GeoPhyloBuilder rela3onships
in GoogleEarth

Influencer

CCAMLR
• Convention for the Conservation of
Antarctic Marine Living Resources
• fait partie du système du Traité Antarctique
• “to conserve marine life of the Southern
Ocean”
• s’applique à toutes les ressources marine
vivantes entre le continent et le front
polaire

“Bio”regionalisation
• nécessaire afin d’entreprendre la désignation d’un
système d’AMPs
• données physiques et environnementales
• concentration de chlorophylle BIO
• il fallait un peu de “bio” quand même...
REGIONAL
ISATION
OF THE SOUTHERN OCEAN
REPORT OF EXPERTS WORKSHOP
(HOBART, SEPTEMBER 2006) a

Mettre du ‘bio’ dans la
bioregionalisation
• utiliser la biodiversité afin de rendre les processus
de bioregionalisation et la désignation d’AMP
cohérents?
• connaît-on réellement la biodiversité Antarctique?
• Travail principalement sur les shelfs
• avons-nous suffisamment de connaissances?

Innover

Le futur (proche)
Expansion/évolution des capacités
Exploration des données
Intégration des données génétiques
Outils d’aide à l’identification
Implication de la communauté
Implication des citoyens

Perspectives
Héritage tangible de CAML et de l’API
RAMS/World Register of Marine Species
Etat de l’environnement marin Antarctique
Nouvelle biorégionalisation de l’Océan austral
Le lien entre plusieurs disciplines
Désignation d’AMPs
Etat 0 pour une comparaison future
Consolidation de la communauté du SCAR
Conservation adaptative, basée sur des données réelles
Financement international
ANTA’BIF: Antarctic Biodiversity Information Facility Rose A. DZMB

Merci pour votre attention
Strugnell J. British Antarctic Survey