45 min conference given in Dijon in October 2009, presenting scarmarbin and a series of applications of biodiversity databases in science, conservation and management

1. 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

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

3. La biodiversité
Antarctique

4. 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

5. SCAR-MarBIN

6. 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

7. 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

8. 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

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

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

11. (Un peu) de technique

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

20. 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

21. 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

22. 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

23. 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)

24. 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)

25. 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

26. 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)

27. Applications

28. Identifier les lacunes

29. 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.

31. Toutes les espèces

32. Toutes les espèces

33. Nematoda

34. Annelida

35. Cnidaria

36. Echinodermata

37. Mollusca

38. Chordata

39. Arthropoda

40. 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

41. Benthos

42. Benthos

43. Pelagos

44. Oiseaux et Mammifères

45. Poissons

46. 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

48. 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

49. 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!

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

51. Modéliser

52. Benthic classifica3on
Temperature Depth & Rugosity Distance From
Shallows

54. Pelagic classifica3on

55. Confronter

56. 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

57. % of endemic species
Endemism
100
20
40
60
80
0
over-estimated
Bi
va
lve
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Ch
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sto
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s
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clo
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From Arntz et al 1997
me
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Py
cn
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Ga
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od
s

58. Endemism
over-estimated
100
% of endemic species
80
60
40
20
0
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sto
va
cn
Bi
str
ilo
clo
Py
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Ga
Cy
Ch
From Linse From2006, Barnes & Griffiths 2007, Munilla In press
et al Arntz et al 1997

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

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

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

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

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

64. Comparer

65. Comparaison Antarc3que vs Arc3que

66. En commun entre Antarc3que et Arc3que

69. Intégrer

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

71. Octopus GeoPhyloBuilder rela3onships
in GoogleEarth

73. Influencer

74. 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

75. “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

76. 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?

77. Innover

78. 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

84. 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

85. Merci pour votre attention
Strugnell J. British Antarctic Survey