Réseaux d’information sur la biodiversité
#biodiversityaq
Situation, outils et perspectives
Bruno Danis, Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique
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
Monday 19 December 11
Décrire la vie
Monday 19 December 11
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?
Monday 19 December 11
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)
Monday 19 December 11
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)
Monday 19 December 11
Mesurer la biodiversité
• pas de mesure unique
• utilisation d’indices
• processus complexes, dynamiques, dans l’espace et le temps
Monday 19 December 11
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
Monday 19 December 11
Aspects politiques
• CBD 1992: MEA, CHM, GBIF
• Pas d’agence mondiale pour la biodiversité (vs FAO, OMS)
• IMOSEB => IPBES (sous UNEP)
• SPI
Monday 19 December 11
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
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
original slide: Huw Griffiths
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
“best&viewed&when&enlarged&to&a&1.55meter&diameter”
Monday 19 December 11
add
Monday 19 December 11
h8p://flare.prefuse.org/demo/
Monday 19 December 11
Les Réseaux d’information
Monday 19 December 11
L’évolution du web
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Web2.0Web participatif, social et intelligence collective.
Markus Angermeier
Monday 19 December 11
Notre vision:Les données sont ouvertes, liées, utiles, et sauves
Copyright: © Christian Morel
original slide: Mark Parsons
Monday 19 December 11
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
original slide: Mark Parsons
Monday 19 December 11
Liées
The term Linked Data is used to describe a method of exposing, sharing, and connecting data via dereferenceable URIs on the Web.—Wikipedia
original slide: Mark Parsons
Monday 19 December 11
Utiles
original slide: Mark Parsons
Documentées, et utilisable dans un certain contexte d’analyse
Monday 19 December 11
Interopérables
original slide: Mark Parsons
La standardisation des données et des métadonnées permet aux systèmes d’échanger de l’information, de manière optimale
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Sauves
Safe from hackers, from obsolescence, from undocumented change, from loss, and from the ravages of time.
original slide: Mark Parsons
Monday 19 December 11
un enregistrement digital détaillant l’instance d’un organisme: “quoi, où, quand, comment, par qui?” concernant une occurence
Les données primaires sur la biodiversité
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
Conservation and sustainable
use of biodiversity
Policy development and
decision making (at local, national,
regional, and global levels)
Monitoring of status and trends of biodiversity
(sound science)
Données sur la biodiversité
Importance des donnéesoriginal slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
• 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
Applications des données primairesoriginal slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
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
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
Seamless integration of data from many sourcesSearchesTaxonomicGeographic, by country,region, or bounding-boxBy datasetor a combination of these
Le portail de données du GBIF
http://data.gbif.org/
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
313&M&records
h8p://eol.org/pages/1/maps
original slide: Peter Desmet
Monday 19 December 11
Scientists, expertsGovernment officials at all levelsEducation at all levelsNGOs 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
Utilisateurs de GBIForiginal slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
Intégration des donnéesSpain
Madagascar
Data processing
from the two
databases
Each Protected
Area polygon
processed….
World Database on
Protected Areas
Primary Biodiversity
Data
Species geo-referenced data.
taxonomic resolution
(intelligence)
Protected areas
GBIFdata
GBIF geo-
referencedSpain 271 2.2 M 51%
Madagascar 72 0.35 M 61%
>181 M specimen
and observation data
>60,000
protected areas
Visualisation on WDPA site
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
Moving towards… global integration
ThreatenedSpp.; Red List Spp.
Migratory Spp.
Invasives, crop wild relatives,
medicinals, etc.
?
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
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
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
Aedes albopictus – native range
Modeled native range in Asia from specimens & observations (ENM)
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
Aedes albopictus:potential USA invasion
Projected Asian niche onto present USA to create invasion risk-map.
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
Aedes albopictus: actual USA invasion (by county)
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
Aedes albopictus: world risk-map (present)
original slide: Vishwas Chavan
Monday 19 December 11
Sterculiaceae (Meliaceae, Dipterocapaceae)
original slide: Vishwas Chavan
Impact des changements climatiques
Monday 19 December 11
!All families 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
original slide: Vishwas Chavan
Impact des changements climatiques
Monday 19 December 11
Autres réseaux
• OBIS
• ALA
• EOL
• ANTABIF
• => tous interconnectés, forment un écosystème interopérable
• => multiplication des contextes
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Le cas de l’Antarctique
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
Changes in the Earth system have been observed. These are mainly (but not exclusively) due to changes in
Greenhouse gas concentrationsSource: IPCC 2007
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
Such changes can only be explained by including both anthropogenic (human) and natural forcings
Source: IPCC 2007
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
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)
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
GOUVERNANCE DE L’ANTARCTIQUEoriginal slide: Mike Sparrow
• Pas de gouvernement central
• Régime juridique défini par l’ATS (1959)
• Système du Traité Antarctique
• Traité
• Comités consultatifs
• Secrétariat
• CCAMLR
• Protocole de Madrid
Monday 19 December 11
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)
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
L’ANTARCTIQUE DANS LE SYSTEME TERRE
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
In the future the whole of the Antarctic Region is predicted to warm: 3.4°C by 2100
Source: John Turner (BAS)
Summer&DJF& Autumn&MAM&
Winter'JJA' Spring'SON'
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
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)
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
THE POLAR REGIONS IN THE EARTH SYSTEM(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)
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
THE POLAR REGIONS IN THE EARTH SYSTEM(3) The Oceans: Melting Glaciers
‘Warm’ ocean melts Pine Island Glacier from beneath
Lowpressure cell(ASL) forces warm subsurfacewater to well up and penetrate under ice shelf
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
THE POLAR REGIONS IN THE EARTH SYSTEM(3) The Oceans: Ocean Acidification
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
ANTARCTICECOSYSTEMS
Shifts in Penguin Populations on the Western Antarctic
Peninsula are Attributed to Changes
in Precipitation Patterns and Sea Ice.
McClintock et al. (2008)
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
As sea ice decreases krill population decreases and salp population increases...
ANTARCTIC ECOSYSTEMS
Change per decade
over twofold decrease
up to twofold decrease
less than 5% change
up to twofold increase
over twofold increase
Atkinson et al (2004)
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
ANTARCTIC ECOSYSTEMS AND PEOPLEEconomic and Strategic Interests in the Antarctic
original slide: Mike Sparrow
Monday 19 December 11
• 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
Biodiversité Antarctique
Monday 19 December 11
SCAR-MarBIN
• 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
Marine Biodiversity Information Network
Monday 19 December 11
ANTABIF
• 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 Facility
Monday 19 December 11
• 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
Antarctic Biodiversity Information Networks
Monday 19 December 11
• 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
Philosophie
Riddle, M. Australian Antarctic Division
Monday 19 December 11
Portails de données
• En ligne depuis Oct 2005
• open access
• 935,000 visiteurs
• 8,400,000 hits
• 60,000,000 dld records
• Citations: 183
Monday 19 December 11
Taxonomie
• Le premier RAMS
• Panel de 60+ éditeurs
• WoRMS, CoL and EoL
• 17,098 taxa (RAMS)
• RAS en construction
• 24,248 taxa (RAS)
Monday 19 December 11
Biogeographie
• 1,288,441 entrées
• 198 datasets
• 5,235 taxa
• OBIS, GBIF
• Téléchargeable
• WebGIS
• Webservices
Monday 19 December 11
Aperçu du portail de données
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Fonctionnalités
Monday 19 December 11
• organisé en sous-domaines: “.aq” = Antarctica
• www.biodiversity.aq
• data.biodiversity.aq
• ipt.biodiversity.aq
• afg.biodiversity.aq
• scratchpads.biodiversity.aq
• ogc.biodiversity.aq
biodiversity.aq
Monday 19 December 11
• site généraliste
• news
• contact
• sponsors
• governance
• flux RSS: blog, PIC, photostream, slideshare, Mendeley
www. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
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 techniqueMonday 19 December 11
data. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
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”
Monday 19 December 11
ipt. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
Flux de données
Your data
standardize
DwC-A
upload publish
IPT ANTABIF
publish
Data Paper
(votre point de vue)
Monday 19 December 11
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 pdfMonday 19 December 11
afg. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
Antarctic Field Guidesafg.biodiversity.aqafg. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
afg.biodiversity.aqafg. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
afg. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
afg. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
afg. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
afg. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
afg. biodiversity.aq
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
L’Atlas biogéographiqueatlas.biodiversity.aqatlas.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 contenuMonday 19 December 11
Hedgpeth&1969’s&Folio
Monday 19 December 11
Mashing&(and&sharing)&data&layers
SlopeBathymetryChlorophyll
Distance to the continentDistance to bird colonies
Distance to iceDistance to shelf
Distance to canyonFloor temperature
...
Monday 19 December 11
Monday 19 December 11
Identifier les lacunes
Monday 19 December 11
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.
Monday 19 December 11
Ensemble des données
Monday 19 December 11
Toutes les espèces
Monday 19 December 11
Nematoda
Monday 19 December 11
Annelida
Monday 19 December 11
Cnidaria
Monday 19 December 11
Echinodermata
Monday 19 December 11
Mollusca
Monday 19 December 11
Chordata
Monday 19 December 11
Arthropoda
Monday 19 December 11
• 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
Résumé
Monday 19 December 11
Benthos
Monday 19 December 11
Benthos
Monday 19 December 11
Pelagos
Monday 19 December 11
Oiseaux et Mammifères
Monday 19 December 11
Poissons
Monday 19 December 11
• 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
Conclusions
Monday 19 December 11
Notre ignorance est abyssale
Monday 19 December 11
• 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
Conclusions
Monday 19 December 11
2,8 espèces d’isopodes sont décrites chaque année
600+ ont été découvertes durant ANDEEP
214 années pour tout décrire!
De Broyer C & Danis B, DSRII 2011
Identifier les lacunes
Monday 19 December 11
Biodiversité et changement climatique
Monday 19 December 11
Parkinson, 2002
Sea-ice change
declininggrowing or stable
Colonies:
original slide: Huw Griffiths
Monday 19 December 11
≤50% decrease in krill population
Atkinson et al 2004
1976 - 2003
Over 2-fold decrease / 10 years
Over 2-fold increase / 10 years
© I. Arndt, source: AWI
original slide: Huw Griffiths
Monday 19 December 11
Bracegirdle, 2008
original slide: Huw Griffiths
Monday 19 December 11
COPE or ADAPT
MOVE • deeper • further South
Meredith & King 2005
Ocean warming
EXTINCTION
+0.05°C / year
original slide: Huw Griffiths
Monday 19 December 11
Cheung et al 2009
Changes in species composition - 2050original slide: Huw Griffiths
Monday 19 December 11
Sea Ice Zone: January
1991
1993
1998 2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Stress: 0.05
Southern Ocean Continuous Plankton Recorder
65 mm
0.5 mm
Pre-2000:large zooplankton (krill) Post-2000:
small zooplankton (Oithona)
Hosie, pers. com.
original slide: Huw Griffiths
Monday 19 December 11
Influencer
Monday 19 December 11
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
Monday 19 December 11
a
REPORT OF EXPERTS WORKSHOP (HOBART, SEPTEMBER 2006)
BIOREGIONALISATIONOF THE SOUTHERN OCEAN
“Bio”regionalisation
• nécessaire afin d’entreprendre la désignation d’un système d’AMPs
• données physiques et environnementales
• concentration de chlorophylle
• il fallait un peu de “bio” quand même...
Monday 19 December 11
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
Monday 19 December 11
Perspectives
Monday 19 December 11
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
Monday 19 December 11
Perspectives
Héritage digital du CAML et de l’APIEtat de l’environnement Antarctique, Etat 0 Nouvelle biorégionalisation, aires marines protégéesLe lien entre plusieurs disciplinesConsolidation de la communauté du SCARUn changement de cultureConservation informée et adaptativeOptimisation des efforts de recherche
Rose A. DZMB
Monday 19 December 11
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
Monday 19 December 11
PICLes Polar Information Commons
Monday 19 December 11
Remerciements
• Huw Griffiths, BAS
• Mike Sparrow, SCAR
• Mark Parsons, NSIDC
• Sergio Alvarez, Vizzuality
• Vishwas Chavan, GBIF
• Peter Desmet, Canadensys
Monday 19 December 11
image&©&NY&Times&#biodiversityaq
Monday 19 December 11