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Le suivi de la biodiversité implique l'observation et la mesure des espèces, des écosystèmes et de leurs changements. Le suivi peut consister à identifier et à compter les différentes espèces, à observer leurs comportements, à remarquer l'absence d'espèces ou à observer d'autres formes de biodiversité telles que les gènes, les taxons, les structures, les fonctions ou les écosystèmes au sens large.

Les résultats des activités de surveillance peuvent avoir un impact essentiel sur l'utilisation des terres, la gestion des écosystèmes et la politique. Les données sont utilisées pour évaluer les services rendus par les écosystèmes, motiver le développement urbain, formuler des arguments politiques et même prédire les statistiques futures sur la biodiversité. Le suivi de la biodiversité est souvent entrepris par des écologistes ou d'autres professionnels qui observent la biodiversité dans un paysage défini ou dans le cadre d'une question de recherche. Cependant, ce suivi implique de plus en plus un public plus large qui aide à compter, identifier et cartographier les espèces afin de collecter de vastes ensembles de données. Les technologies numériques, y compris les algorithmes automatisés de reconnaissance et de prédiction des espèces, jouent un rôle croissant dans ces pratiques.

Ce journal de bord raconte différentes pratiques de suivi participatif de la biodiversité et partage les données du travail de terrain effectué aux Pays-Bas au printemps et à l'été 2023.

La visite d'une forêt devient numérique

Le 26 mai, Michelle a pu participer à une promenade guidée à travers les champs et les forêts du Peelrandbreuk près d'Uden (NL). Cette visite était organisée par une société régionale de biologie de terrain et ouverte au public. J'ai d'abord participé pour en savoir plus sur le phénomène terrestre de Peelrandbreuk et sa biodiversité distincte, mais j'ai également pu en apprendre beaucoup sur l'utilisation par les participants d'applications mobiles pour l'identification des espèces et l'utilisation de la reconnaissance automatique d'images.

Une fois réunis au point de départ de notre excursion, je me suis nettement démarqué du reste du groupe en raison de mon jeune âge et surtout de l'absence de jumelles semi-professionnelles. Les autres participants étaient manifestement très expérimentés en matière de promenades sur la biodiversité locale.

"Un autre participant a demandé: "Vous intéressez-vous aux oiseaux ou aux plantes ?"Euh, les deux, je suppose ? Bien que je ne sois pas très calé sur l'un ou l'autre, probablement", ai-je répondu.

Une petite conversation amicale s'en est suivie, et j'ai brièvement expliqué que je suis un chercheur qui souhaite en savoir plus sur la biodiversité distincte du Peelrandbreuk, ainsi que sur mon projet de recherche communautaire avec l'éco-village. Nous n'avons pas abordé plus avant la question de la technologie numérique dans le cadre de ce projet, car la conversation s'est orientée dans d'autres directions.

Cela s'est avéré utile par la suite, car j'ai pu observer les interactions des participants avec les technologies mobiles d'identification des espèces sans orienter ou encourager délibérément l'engagement des utilisateurs.

En tant que technologie, les jumelles sont déjà étroitement liées à l'observateur humain de la biodiversité. En particulier pour ceux qui s'intéressent à l'observation et à l'identification des oiseaux, les promenades dans les forêts se font avec des jumelles à portée de main, attachées en toute sécurité autour du cou, pour "capturer" tous les mouvements d'oiseaux dans le ciel et les arbres . Les promenades collectives comme celle-ci suscitent une excitation partagée chaque fois qu'un nouvel oiseau est repéré. Les participants s'unissent pour partager l'emplacement exact d'un nouvel oiseau possible à l'horizon :

"Agauche des trois buissons au milieu du champ, à peu près à mi-chemin du petit arbre, sur la branche qui dépasse... est-ce que cela pourrait être un Kieviet [Vanneau, en anglais] ?

Il s'ensuit une discussion sur les différentes possibilités concernant l'identité de l'espèce de l'oiseau. Souvent, un accord est trouvé, mais il arrive aussi que la conclusion finale soit laissée en suspens. De telles conversations suscitent l'émerveillement, l'enthousiasme partagé et le partage des connaissances.

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Quelques-uns des participants à la marche à travers le Peelrandbreuk au début de l'excursion. Image prise par Michelle Westerlaken.

Ce n'est qu'au bout d'un certain temps que le premier participant a pris son téléphone portable pour identifier une espèce végétale. Au cours de cette promenade récréative, l'identification n'était pas nécessairement recherchée pour le suivi de la biodiversité ou l'apport de données, mais plutôt inspirée par la curiosité collective. Ou pour régler un différend.

"Witte gij't ?"

Les participants ont plaisanté dans un dialecte local, où les mots "une chèvre blanche ?" et "la connaissez-vous ?" se prononcent de la même manière. Aucune chèvre blanche n'errait dans la forêt ce jour-là, mais de plus en plus de participants ont commencé à sortir leur téléphone pour s'engager dans l'identification numérique des plantes locales.

À chaque fois, avant que l' application mobile ne dévoile ses résultats, certains participants ont pris soin d'annoncer publiquement leurs suppositions éclairées, espérant que la technologie numérique confirmerait leurs intuitions. Parfois, les résultats obtenus grâce à la technologie numérique ont pris un rôle d'autorité qui a permis de trancher directement les désaccords d'espèces. Une décision unique a été prise. D'autres fois, les participants ont directement contesté la fonction de reconnaissance d'image et le groupe a utilisé sa connaissance collective des plantes pour faire des suggestions contradictoires. Le degré de précision de la reconnaissance automatique des images a joué un rôle important dans ces discussions. Certains chiffres étaient incontestables, d'autres pourcentages ouvraient la voie à une discussion collective, et les notes inférieures étaient une cause immédiate de désaccord. La dynamique sociale s'est modifiée. Certaines personnes ont rapidement utilisé l'application et sont donc devenues des "identificateurs". D'autres avaient "souvent raison" en annonçant des espèces avant que la technologie ne confirme leurs suggestions, et ils étaient donc considérés comme plus compétents. Plusieurs participants, dont moi-même, ont observé discrètement ces discussions, réfléchissant peut-être à la flore et à la faune environnantes d'une manière plus personnelle.

"Effen kijken met de app" ["Jetez un coup d'œil rapide avec l'application"].

Hoornbloem, zegt ie" ["oreille de souris, dit-elle"], lance un "identificateur" de derrière les buissons.

"Oh oui, c'est aussi possible", a convenu un annonceur après avoir entendu l'identification numérique.

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Un participant utilise son téléphone portable pour photographier une plante et utiliser la technologie d'identification automatique des espèces. Image prise par Michelle Westerlaken.

Ces activités ont également suscité des discussions sur l'utilisation d'ObsIdentify par rapport à Pl@ntnet, les préférences des participants étant différentes. Les participants ont remis en question l'objectivité scientifique de ces applications et se sont rappelé les uns aux autres de ne pas croire tout ce que"ces applications disent".

"92% Koninginnekruid [Hemp-agrimony], je ne reconnais pas cette feuille... oh en fait, si".

Quelques mètres plus loin, un autre participant semble identifier la même plante avec une image différente :

"29% Koninginnekruid [Hemp-agrimony], mais c'est très peu", remarque un participant après avoir photographié la plante à l'aide de l'application.

"Eh bien, je pense que c'est beaucoup, en fait", répond un autre participant, suivi d'une conversation sur la confusion numérique.

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Tandis que certaines personnes obtenaient des images rapprochées des plantes "en question", d'autres discutaient des espèces possibles. Image prise par Michelle Westerlaken.

Plus tard, l'identification des plantes à l'aide d'applications mobiles s'est transformée en identification des oiseaux par l'acoustique grâce à différentes applications mobiles telles que Merlin. Ce changement a également modifié la dynamique sociale de la promenade, car il faut être silencieux pour se pencher et écouter les sons. Elle a également permis de différencier les personnes qui s'intéressent aux oiseaux et aux plantes. Au début, les passionnés d'oiseaux étaient davantage préoccupés par les jumelles que par les téléphones, mais une fois que ces applications acoustiques ont été utilisées, la situation a changé. De manière tout à fait organique, le groupe s'est scindé en deux petits groupes. À un moment donné, l'un des groupes a pris du retard parce qu'il était engagé dans une discussion approfondie et informée numériquement sur l'identification d'une fleur jaune qui peut être désignée par de nombreux noms différents. "On dirait un Paardenbloem [pissenlit], mais ce n'en est pas un".

Vers la fin de la promenade, un participant a révélé une autre utilisation de ces applications que je n'avais pas rencontrée. Il m'a dit qu'avant de se réunir aujourd'hui, il avait consulté la base de données en ligne poursavoir quels types de plantes rares avaient été observés dans cette région, afin de"savoir quoi chercher" au cours de la promenade. Il est également intéressant de noter que les gens n'ont pas spécialement cherché à télécharger leurs photos via les applications pour les ajouter à la base de données en ligne, mais qu'ils se sont surtout préoccupés des identifications automatiques des espèces et n'ont pas tenu compte des images par la suite.



*En raison du caractère public de cette promenade guidée, j'ai rendu anonymes toutes les photos et les détails personnels des participants.

Naturalis Biodiversity Center, Leiden, Pays-Bas

Tester les limites de l'identification automatisée des espèces

La journée et la conférence ARISE de mars 2023 se sont déroulées au centre de biodiversité Naturalis à Leyde, aux Pays-Bas. Outre un centre de recherche, Naturalis est également un musée de la biodiversité. Après avoir discuté du suivi participatif de la biodiversité et de l'identification automatisée des espèces avec ObsIdentify, Michelle a testé les limites de ce logiciel et expérimenté le processus de validation interne.

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Photo d'un squelette de tyrannosaure conservé au Centre de biodiversité Naturalis (fossile vieux de 67 millions d'années, complet à 80 %, femelle, âgé de plus de 30 ans, long de 12 mètres, trouvé à l'origine dans le Montana, aux États-Unis). Le logiciel de reconnaissance d'images d'ObsIdentify a déterminé qu'il pourrait s'agir d'un marsouin (commun).

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L'application ObsIdentify indique un taux d'exactitude de 75 % pour cette observation.

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À titre de référence, voici les observations (validées) pour ce type d'espèces de dauphins qui ont été faites aux Pays-Bas. Capture d'écran de open-dataset, prise par Michelle Westerlaken, récupérée le 6 juin 2023 via https://waarneming.nl/species/380/

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Dans les 24 heures, un validateur a reconnu l'erreur d'identification et a rejeté l'observation. Non seulement l'image comportait le mauvais type d'espèce, mais l'observation ne suivait pas non plus les règles établies par la plate-forme. La "photo montre peut-être un animal qui n'a pas été vu dans la nature ou qui s'est manifestement échappé". Capture d'écran de open-dataset, prise par Michelle Westerlaken, récupérée le 6 juin 2023 via https://waarneming.nl/observation/266219698/

BioBlitz Ecodorp Boekel

Du 18 au 21 mai, nous avons organisé un BioBlitz à Ecodorp Boekel afin de cartographier les espèces locales et d'expérimenter l'utilisation d'applications automatisées d'identification des espèces. Le BioBlitz a été organisé par Michelle et environ 11 participants ont rejoint la cartographie des espèces de plantes, d'animaux et de champignons via l'application mobile ObsIdentify. (D'autres personnes ont participé mais leurs données n'ont pas été collectées, notamment les personnes âgées de moins de 18 ans ainsi que les personnes qui ont participé mais n'ont pas enregistré leurs données en ligne via l'application). Au cours de ce week-end prolongé avec des conditions météorologiques agréables, nous avons collectivement téléchargé 310 observations comprenant 157 espèces différentes.

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Visualisation des données du BioBlitz à Ecodorp Boekel, capture d'écran d'un jeu de données ouvert par Michelle Westerlaken, récupérée le 6 juin 2023 via https://waarneming.nl/bioblitz/bioblitz-ecodorp-boekel/.

Ce qui ressort immédiatement de ces données, c'est le vif intérêt des habitants d'Ecodorp pour l'observation et l'identification des espèces végétales. Contrairement aux statistiques des utilisateurs de Waarnemingen.nl qui observent surtout les oiseaux, ce BioBlitz était beaucoup plus orienté vers les plantes. Cela ne reflète pas seulement l'intérêt des habitants et le temps qu'ils passent à cultiver leur propre nourriture, mais nous avons également constaté que les plantes étaient beaucoup plus faciles à documenter que les insectes en mouvement ou les champignons presque invisibles.

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Un participant observe les espèces dans l'herbe à Ecodorp Boekel. Image prise par Michelle Westerlaken

Les entretiens menés avec les participants lors de la cartographie des espèces et de l'utilisation de l'application mobile ont révélé de nombreuses histoires et observations intéressantes. L'un des participants s'efforçait d'améliorer sa vue et a trouvé que l'activité consistant à trouver des insectes était très appropriée pour entraîner le mouvement des yeux et changer de perspective. Un autre participant a été déplacé de force du Yémen et, tout en observant les espèces locales, nous avons parlé des types de plantes présentes au Yémen, de leurs noms et des relations des membres de la famille avec les plantes indigènes.

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Deux participants au BioBlitz cherchent des insectes dans l'herbe. Image prise par Michelle Westerlaken

L'une des participantes était préoccupée par la valeur scientifique de la cartographie des espèces. Elle est une bénévole expérimentée dans le domaine de la surveillance de la biodiversité et a partagé les principes de la surveillance systématique afin d'aider à diviser les gens dans la région. Quelques parents ont participé au BioBlitz avec leurs enfants dans le cadre d'une activité éducative. Ils ont engagé des conversations ensemble et ont exprimé leur enthousiasme pour toutes les espèces différentes qu'ils ont rencontrées. D'autres participants étaient plus intéressés par la cartographie des petits jardins devant chez eux afin d'acquérir des connaissances sur la biodiversité qui peut être observée à proximité.

Plusieurs participants ont éprouvé des difficultés à connecter leur téléphone portable à l'application ou ont été confrontés à d'autres limitations telles que l'atteinte des limites de données mobiles sur leur téléphone. Un autre sujet très discuté concerne la précision de l'identification automatique des espèces. Les participants ont découvert que l'application n'enregistrait automatiquement l'observation que lorsqu'elle révélait une précision supérieure à 90 % pour chaque observation. Cela a conduit les participants à écarter toutes les observations "moins réussies" et à supprimer ces images. Les participants ont discuté des stratégies pour photographier "correctement" les plantes et ont observé que certains groupes de plantes (comme les graminées) étaient beaucoup plus difficiles à identifier.

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Nous avons découvert, entre autres, que la meilleure façon de représenter une plante pour la reconnaissance automatique des espèces pourrait inclure des images claires et isolées de plantes avec des structures ressemblant à des feuilles, à l'état de floraison. Image prise par Michelle Westerlaken

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L'application ObsIdentify a permis d'identifier l'espèce comme étant un "kromhals" (bugloss, en anglais) avec un taux de précision de 100%. Capture d'écran de la base de données ouverte ObsIdentify, prise par Michelle Westerlaken.

Un commentaire qui revient souvent pendant le BioBlitz concerne l'enthousiasme des gens à l'égard de l'utilisation de l'application mobile. Une participante a déclaré : "C'est vraiment addictif". Elle a expliqué qu'elle travaillait à l'entretien du jardin alimentaire pendant la journée, mais qu'elle était continuellement attirée par la prise d'images et l'enregistrement de nouvelles observations à mesure que de nouvelles espèces attiraient son attention. Cette façon de se déplacer de manière ludique dans l'espace a rappelé à Michelle l'exploration de jeux vidéo à monde ouvert conçus pour susciter la curiosité en plaçant stratégiquement les éléments du jeu.

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Un participant au BioBlitz prend une photo d'une espèce végétale pour l'identifier. Image prise par Michelle Westerlaken

Ceci n'est qu'un petit échantillon des réflexions et des images du BioBlitz. Il révèle comment l'activité de cartographie de la biodiversité locale est étroitement liée aux intérêts et aux expériences personnelles des participants. Plutôt qu'une collection d'observations ressemblant à une précision scientifique, l'activité de cartographie fournit une réflexion plus détaillée sur la façon dont les participants sont attirés par les différentes espèces. En outre, les résultats ne reflètent pas les occurrences des espèces, mais montrent principalement quelles espèces se prêtent à une identification automatisée à l'aide du logiciel de reconnaissance d'images de l'application.

Dans les semaines qui ont suivi le BioBlitz, d'autres habitants d'Ecodorp sont devenus des utilisateurs enregistrés d'ObsIdentify et ont partagé leurs expériences et leurs points de vue. Les gens ont utilisé l'application pour se poser des questions sur les plantes locales qui sont comestibles, et ils ont pris plaisir à s'interroger eux-mêmes et à interroger les autres sur l'identification des espèces. Les habitants continuent d'ajouter des observations d'espèces à la plateforme et d'autres réflexions pourront être ajoutées au fur et à mesure du travail sur le terrain.

Naturalis Biodiversity Center, Leiden, Pays-Bas

Pratiques de normalisation des données sur la biodiversité

Au cours de l'atelier ARISE-day 2023, j'ai eu l'occasion (Michelle) de participer à un atelier de gestion des données organisé par le nœud néerlandais du GBIF, où j'ai pu en apprendre davantage sur les principes de normalisation des données relatives à la biodiversité. Nous avons travaillé avec le jeu de données néerlandais sur les arbres monumentaux afin d'explorer la manière de créer une base de données pouvant être téléchargée vers le GBIF. Ce qui m'a frappé au cours de cet atelier, ce sont les différentes façons dont les données d'arbres individuels ayant une valeur historique, culturelle ou sociétale sont transformées en une base de données qui ne comprend que des noms d'espèces, des coordonnées GPS, des années de plantation , des images et le nom du photographe. En d'autres termes, le processus de normalisation vise à créer des catégories singulières qui s'appliquent à toutes les occurrences du GBIF, éliminant ainsi les types de données qui rendent ces occurrences uniques.

En outre, alors que le protocole Darwin Core est ouvert et décrit comme "flexible", les pratiques de normalisation du GBIF s'alignent sur un type plus occidental de gestion des données scientifiques qui, par exemple, donne la priorité aux noms des espèces, aux horodatages, à la localisation et aux données relatives à la propriété. Lorsque de telles normalisations de données sont mises en œuvre à l'échelle mondiale, elles risquent d'éliminer les possibilités d'inclure d'autres types de données dans les cadres mondiaux. L'un des organisateurs a fait remarquer que si les principes des données FAIR sont importants pour les données néerlandaises du GBIF, les principes CARE ne sont pas vraiment pertinents car "ils concernent les populations autochtones et la souveraineté des données". De telles interprétations montrent comment les personnes impliquées dans la gestion des données sur la biodiversité dans le Nord global peuvent considérer les différentes pratiques en matière de données comme des initiatives distinctes à travers le monde avec des protocoles éthiques distincts, alors que dans le même temps, le GBIF s'efforce d'établir des normes globales. Ces expériences matérialisent les besoins contradictoires de normalisation des données et de modes uniques de compréhension de la biodiversité.

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Vue partielle de la base de données néerlandaise sur les arbres monumentaux utilisée lors de l'atelier sur la gestion des données de NLBIF. Capture d'écran réalisée par Michelle Westerlaken à partir d'un jeu de données ouvert, récupérée le 30 mars via https://bomen.meetnetportaal.nl/.

Applications d'identification des espèces et infrastructures de bases de données sur la biodiversité

Avec l'utilisation croissante des téléphones mobiles, les applications d'aide à la surveillance de la biodiversité sont désormais très répandues et comptent des millions d'utilisateurs (principalement dans les pays du Nord). Ces applications se concentrent spécifiquement sur la reconnaissance des espèces de plantes, d'animaux et de champignons à partir d'enregistrements d'images ou de sons. Auparavant, toutes ces données devaient être évaluées manuellement par des taxonomistes ou des citoyens scientifiques pour identifier les espèces. Aujourd'hui, la majorité des applications les plus utilisées intègrent une fonctionnalité automatisée permettant d'identifier les espèces sur la base de techniques de reconnaissance d'images ou de sons.

Parmi les exemples d'applications disposant d'une large base d'utilisateurs, on peut citer iNaturalist, eBird, Merlin (tous trois développés aux États-Unis), le français Pl@ntNet, le néerlandais ObsIdentify et les nœuds nationaux d'iNaturalist tels que le portail britannique iRecord. Chacune de ces applications recueille des milliers d'observations par jour. Selon l'infrastructure de l'application, outre les données d'identification des espèces, chaque observation contient des métadonnées sur l'heure, le lieu, ainsi que des statistiques sur l'utilisateur. Certaines applications, dont iNaturalist, s'appuient principalement sur l'observation automatisée et la science citoyenne, tandis que d'autres, comme ObsIdentify, sélectionnent des observations spécifiques qui seront évaluées par des "validateurs" ou des "experts" bénévoles. Certaines de ces technologies peuvent également être directement connectées à du matériel tel que des jumelles ou des appareils photo pour enregistrer directement des images plus détaillées et à haute résolution.

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Ce tableau montre les différentes catégories de validation d'ObsIdentify pour donner une indication de la façon dont la reconnaissance automatique des espèces est évaluée par un groupe de volontaires-experts. Capture d'écran réalisée par Michelle Westerlaken, récupérée le 6 juin 2023 via https://observation.org/pages/validation/

Plutôt que de développer de nouveaux ensembles de données taxonomiques, ces applications sont généralement connectées à des bases de données numériques d'espèces nationales et internationales plus importantes. eBird, par exemple, travaille avec le "Working Group Avian Checklists" pour créer une taxonomie mondiale unique pour les espèces aviaires. ObsIdentify est une application d'Observations.org, qui est reliée à Naturalis, un institut national néerlandais pour la biodiversité. La plupart des données (validées) de ces applications, y compris iNaturalist, sont finalement indexées en tant que données ouvertes dans le GBIF, le Global Biodiversity Information Facility.

Le GBIF contient des centaines de millions de données sur la présence d'espèces provenant de sources telles que les collections de musées, l'ADN électronique, les bases de données de recherche et les données des citoyens. Cette initiative intergouvernementale, lancée en 1999, dispose d'un secrétariat à Copenhague, implique 42 pays participants avec droit de vote et est financée par le gouvernement. L'un de ses objectifs est de créer des protocoles pour les normes de données, en particulier avec l'utilisation du protocole Darwin Core.

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