Réseaux d'information sur la biodiversité - situation outils et perspectives

Réseaux d’information sur la
biodiversité
Situation, outils et perspectives
Bruno Danis, Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique
#biodiversityaq

Monday 19 December 11

Menu du jour

• décrire la vie sur Terre
• la biodiversité informatique
• le cas de l’Antarctique
• applications: biogéographie, conservation
• déﬁs et perspectives


Décrire la vie


Biogéographie

• Etude des distributions des organismes
vivants et des écosystèmes connexes;
• les rélations géographiques de ces
organismes avec leur environment au cours
du temps
• QUOI? OU? QUAND?


Biodiversité
La biodiversité est la diversité naturelle des
organismes vivants. Elle s'apprécie en
considérant la diversité des écosystèmes, des
espèces, des populations et celle des gènes
dans l'espace et dans le temps, ainsi que
l'organisation et la répartition des
écosystèmes aux échelles biogéographiques.
(Wikipedia)


Biodiversité
La variabilité des organismes vivants de toute
origine y compris, entre autres, les
écosystèmes terrestres, marins et autres
écosystèmes aquatiques et les complexes
écologiques dont ils font partie; cela
comprend la diversité au sein des espèces et
entre espèces ainsi que celle des
écosystèmes. (Convention on Biodiversity)


Mesurer la biodiversité

• pas de mesure unique
• utilisation d’indices
• processus complexes, dynamiques, dans
l’espace et le temps


Etat des lieux

• 1,75 M d’espèces décrites
• 3,6 - 100 M d’espèces en tout
• période d’extinction massive
• perte de services écosystémiques


Aspects politiques

• CBD 1992: MEA, CHM, GBIF
• Pas d’agence mondiale pour la biodiversité
(vs FAO, OMS)
• IMOSEB => IPBES (sous UNEP)
• SPI


Le besoin d’information
• recherche scientiﬁque
• conservation
• gestion
• => besoin d’un accès direct aux données
primaires sur la biodiversité
• => besoin d’un panel d’outils
• la visualisation de la biodiversité

original slide: Huw Grifﬁths


“best&viewed&when&enlarged&to&a&1.55meter&diameter”


h8p://ﬂare.prefuse.org/demo/


Les Réseaux
d’information


L’évolution du web


Web2.0
Web participatif, social et intelligence collective.

Markus Angermeier


original slide: Mark Parsons

Notre vision:
Les données sont ouvertes, liées, utiles, et sauves

Copyright: © Christian Morel


Ouvertes
Open Data is a philosophy and practice requiring that certain data are freely
available to everyone, without restrictions from copyright, patents or other
mechanisms of control.—Wikipedia



Liées
The term Linked Data is used to describe a method of exposing, sharing, and
connecting data via dereferenceable URIs on the Web.—Wikipedia



Utiles
Documentées, et utilisable dans un certain contexte d’analyse



Interopérables
La standardisation des données et des métadonnées permet aux systèmes
d’échanger de l’information, de manière optimale



Sauves
Safe from hackers, from obsolescence, from undocumented change, from loss,
and from the ravages of time.


original slide: Vishwas Chavan

Les données primaires sur
la biodiversité
un enregistrement digital détaillant l’instance d’un
organisme: “quoi, où, quand, comment, par qui?” concernant
une occurence



Importance des données
Policy
development and
decision making (at
local, national,
regional, and global
levels)

Données sur la
biodiversité

Monitoring of status Conservation
and trends of and sustainable
biodiversity use of
(sound science) biodiversity



Applications des données primaires
• Prédire les effets des changements climatiques
• Analyser et prédire la dispersion des maladies sur les
humains, les cultures, ...

• Choix de nouvelles zones protégées
• Suivi des espèces invasives et prédiction des voies
d’invasion

• Fournir de l’information aux preneurs de décision
• Fournir des données aux communautés scientiﬁques


www.GBIF.org
• Global Biodiversity Information Facility
• organisation intergouvernementale (depuis 2002)
• développer une infrastructure informatique globale pour
une circulation efﬁcace des données sur la biodiversité
• portail de données
• standards et outils
• formation
• réduction de la fracture numérique
• rapatriement des données



Le portail de données du GBIF
Seamless integration of data from
many sources
Searches
Taxonomic
Geographic, by country,
region, or bounding-box
By dataset
or a combination of these

http://data.gbif.org/


original slide: Peter Desmet

313&M&records

h8p://eol.org/pages/1/maps


Utilisateurs de GBIF
 Scientists,
experts
 Government officials at all levels
 Education at all levels
 NGOs and the general public

These needs are highly varied, but can
be met by open access to the same
datasets
The same data can be analysed
differently for different uses



Intégration des données
World Database on Primary Biodiversity
Protected Areas Data

>60,000 >181 M specimen
protected areas and observation data
Madagascar
Spain

Species geo-referenced data.
taxonomic resolution Visualisation on WDPA site
(intelligence)

Protected GBIF GBIF
Each Protected areas data geo-
Area polygon referenced
processed…. Spain 271 2.2 M 51%

Madagascar 72 0.35 M 61%

Data processing
from the two
databases



Moving towards… global integration

? Threatened
Spp.; Red
List Spp.

Migratory
Spp.

Invasives, crop wild relatives,
medicinals, etc.


Cartographier les vecteurs

de maladie

 Aedes albopictus “Asian
Tiger Mosquito”
 Invader - fastest
spreading mosquito in
the world
 Aggressive daytime biter
and pest
 Known to transmit
Dengue, La Crosse, St.
Louis, Eastern Equine,
Ross River, Rift Valley,
and West Nile Viruses



Aedes albopictus – native range

Modeled native range in
Asia from specimens &
observations (ENM)



Aedes albopictus:
potential USA invasion

Projected Asian niche onto present USA to create
invasion risk-map.



Aedes albopictus:
actual USA invasion (by county)



Aedes albopictus:
world risk-map (present)



Impact des changements climatiques

Sterculiaceae (Meliaceae, Dipterocapaceae)



Impact des changements climatiques

! Allfamilies and genera suffer habitat loss;
! Some do gain habitat potential, but this requires
migration and suitable habitat (for forests) at
destination;
! Important implications for REDD and other CC
adaptation/mitigation programmes


Autres réseaux
• OBIS
• ALA
• EOL
• ANTABIF
• => tous interconnectés, forment un
écosystème interopérable
• => multiplication des contextes

www. biodiversity.aq


original slide: Mike Sparrow

Le cas de l’Antarctique



Changes in the Earth system have been observed. These
are mainly (but not exclusively) due to changes in
Greenhouse gas concentrations
Source: IPCC 2007



Such changes can only be explained by including both
anthropogenic (human) and natural forcings
Source: IPCC 2007



Surface temperature of the Earth until 2100 if greenhouse
gas concentrations double. Based on a weighted average
of the IPCC CMIP3 models.
Source: John Turner (BAS)



GOUVERNANCE DE L’ANTARCTIQUE

• Pas de gouvernement central
• Régime juridique déﬁni par l’ATS (1959)
• Système du Traité Antarctique
• Traité
• Comités consultatifs
• Secrétariat
• CCAMLR
• Protocole de Madrid


LE TRAITE ANTARCTIQUE
• Antarctica shall be used for peaceful purposes only
(Art. I)

• Freedom of scientiﬁc investigation in Antarctica and
cooperation toward that end … shall continue
(Art. II)

• Scientiﬁc observations and results from Antarctica
shall be exchanged and made freely available
(Art. III)

• All areas of Antarctica, including all stations,
installations and equipment within those areas …
shall be open at all times to inspection
(Art.VII)



L’ANTARCTIQUE DANS LE
SYSTEME TERRE


Summer&DJF& Autumn&MAM&

Winter'JJA' Spring'SON'

In the future the whole of the Antarctic Region is predicted
to warm: 3.4°C by 2100
Source: John Turner (BAS)



THE POLAR REGIONS IN THE EARTH SYSTEM
(1) Ice Sheets and Sea Level Rise

Sea Level Rise by 2100:

➡18-59 cm (IPCC 2007)

➡up to140 cm (ACCE 2009)
➡75-190 cm (Rahmstorf 2010)
➡90-160 cm (SWIPA 2011)

“Ice sheets will be the dominant contributor to sea level rise
in the 21st century” (Rignot et al, 2011)



(3) The Oceans: Global Overturning Circulation

Driven by sinking of dense cold waters at both poles -
Redistributes heat around the globe (e.g. keeps western
Europe ~5 °C warmer)



(3) The Oceans: Melting Glaciers

Low
pressure cell
(ASL) forces
warm subsurface
water to well up
and penetrate
under ice shelf

‘Warm’ ocean melts Pine Island Glacier from beneath



(3) The Oceans: Ocean Acidiﬁcation



ANTARCTIC
ECOSYSTEMS
Shifts in Penguin
Populations on the
Western Antarctic
Peninsula are
Attributed to Changes
in Precipitation
Patterns and Sea Ice.

McClintock et al. (2008)



ANTARCTIC ECOSYSTEMS

Change per decade

ove r t wofo ld d ecrease
u p to twof old decrease
less than 5% cha nge
up to twofo ld increa se
ove r t wofo ld increase

Atkinson et al (2004)

As sea ice decreases krill population decreases and salp
population increases...



ANTARCTIC ECOSYSTEMS AND PEOPLE
Economic and Strategic Interests in the Antarctic


Biodiversité Antarctique
• Haute adaptation à un environnement extrême
• Haut niveau d’endémisme (>50% des espèces)
• Essentiellement marine (78% vivent sur le fond)
• >8000 espèces connuses. Estimations: autour de 20.000
• Sous-étudié (surtout les zones abyssales)
• Probablement très sensible aux changements climatiques
• Besoin de systèmes d’information performant et dédié

SCAR-MarBIN
Marine Biodiversity Information Network

• Année Polaire Internationale 2007/08
• Census of Antarctic Marine Life (CAML)
• Ocean Biogeographic Information System (OBIS)
• Financement: Politique Scientiﬁque Belge
(BELSPO)
• Accès aux données sur la biodiversité marine

ANTABIF
Antarctic Biodiversity Information Facility

• SCAR-MarBIN
• Global Biodiversity Information Facility (GBIF)
• Financement: Politique Scientiﬁque Belge
(BELSPO) et contributions internationales
• types de données: taxonomie et biogeographie
• biodiversité marine, terrestre et limnétique

Antarctic Biodiversity
Information Networks
• Antarctic Node for OBIS
• Antarctic Node for GBIF
• Data management component for new SCAR PPGs:
ANT-ECO, ANT-ERA
• Biodiversity component of SOOS
• Antarctic Node for GEO-BON


Philosophie
• Construire un réseau (écosystème) d’information
• Accès ouvert et gratuit aux données et aux
technologies
• 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


Portails de données

• En ligne depuis Oct 2005
• open access
• 935,000 visiteurs
• 8,400,000 hits
• 60,000,000 dld records
• Citations: 183


Taxonomie
• Le premier RAMS
• Panel de 60+ éditeurs
• WoRMS, CoL and EoL
• 17,098 taxa (RAMS)
• RAS en construction
• 24,248 taxa (RAS)


Biogeographie
• 1,288,441 entrées
• 198 datasets
• 5,235 taxa
• OBIS, GBIF
• Téléchargeable
• WebGIS
• Webservices

Aperçu du portail de
données


Fonctionnalités


biodiversity.aq
• organisé en sous-domaines: “.aq” = Antarctica
• www.biodiversity.aq
• data.biodiversity.aq
• ipt.biodiversity.aq
• afg.biodiversity.aq
• scratchpads.biodiversity.aq
• ogc.biodiversity.aq

www. biodiversity.aq

• site généraliste
• news
• contact
• sponsors
• governance
• ﬂux RSS: blog, PIC, photostream, slideshare,
Mendeley

data. biodiversity.aq
• trouver les données primaires
• visualiser les occurrences sur une carte
interactive
• accéder aux données taxonomiques
• télécharger les données
• accéder aux statistiques d’utilisation
• envoyer du feedback
• accéder à la doc technique

data. biodiversity.aq


ipt. biodiversity.aq
• préparer et nettoyer les données
• publier les données primaires
• publier les metadonnées
• pousser les données et métadonnées vers
ANTABIF & GBIF
• générer et soumettre une publication
scientiﬁque “Data Paper”


ipt. biodiversity.aq


Flux de données
(votre point de vue)

Your data DwC-A IPT ANTABIF

standardize upload publish

publish

Data Paper


afg. biodiversity.aq
• Aide à l’identiﬁcation
• Plateforme de publication/partage pour des
guides de terrains personnalisés
• Images de haute qualité
• Descriptions d’experts
• Construit à la volée, depuis différents
sources
• Génération d’un pdf

afg.biodiversity.aq
Antarctic Field Guides


afg.biodiversity.aq


L’Atlas biogéographique
atlas.biodiversity.aq
atlas.scarmarbin.be

• Versions papier et digitale
• “Remake” d’un classique (Hedgepeth 1969)
• Générer des cartes thématiques
• Générer des cartes prédictives
• Construire une plateforme interactive
• Génération dynamique du contenu

Hedgpeth&1969’s&Folio


Mashing&(and&sharing)&data&layers

Slope
Bathymetry
Chlorophyll
Distance to the continent
Distance to bird colonies
Distance to ice
Distance to shelf
Distance to canyon
Floor temperature
...


Identiﬁer les lacunes


Evaluer notre ignorance
• “Nettoyage” de toute la base de donnée

• Données bathymétriques ajoutées à toutes les entrées
benthiques

• 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.


Ensemble des données


Toutes les espèces


Nematoda


Annelida


Cnidaria


Echinodermata


Mollusca


Chordata


Arthropoda


Résumé

• La couverture spatiale & taxonomique varie
fortement en fonction du groupe considéré

• Certains taxa majeurs sont “manquants”: Eponges,
Isopodes, Pycnogonides, Bryozoaires, Decapodes,
Crinoides & Brachiopodes

• Zones sous- ou non-échantillonnées: ouest de la
mer de Weddell, mer d’Amundsen, zones abyssales


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


Notre ignorance est abyssale


Conclusions

• La distorsion due à la variabilité de l’effort
d’échantillonnage est responsable d’un grand nombre de
patrons 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, DSRII 2011
600+ ont été découvertes
durant ANDEEP
214 années pour tout
décrire!


Biodiversité et
changement climatique



Sea-ice change

Colonies:
declining
growing or stable

Parkinson, 2002



≤50% decrease in krill population

© I. Arndt, source: AWI

1976 - 2003
Over 2-fold decrease / 10 years

Over 2-fold increase / 10 years
Atkinson et al 2004



Bracegirdle, 2008


Ocean warming

COPE or ADAPT

MOVE
• deeper
• further South

EXTINCTION

+0.05°C / year
Meredith & King 2005



Changes in species composition - 2050

Cheung et al 2009



Southern Ocean Continuous Plankton Recorder

Stress: 0.05
Sea Ice Zone: January
2005

2008

5 mm 2003
6
2007
1998
2000
0.5 mm
1993 2001 2006

Pre-2000: 2004
large zooplankton (krill) Post-2000:
small zooplankton (Oithona)
1991
2002

Hosie, pers. com.


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?
• Beaucoup de travaux sont (toujours) en cours

Perspectives


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


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
Conservation informée et adaptative
Optimisation des efforts de recherche

Rose A. DZMB


Déﬁs
• Science faisant un usage intensif des
données
• Déluges de données
• Fracture numérique
• Intégration des autres types de données
• Données noire et données orphelines
• Changement de culture

PIC
Les Polar Information Commons


Remerciements
• Huw Grifﬁths, BAS
• Mike Sparrow, SCAR
• Mark Parsons, NSIDC
• Sergio Alvarez,Vizzuality
• Vishwas Chavan, GBIF
• Peter Desmet, Canadensys

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