Le 19 Août 2017  

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dispersion semences

Mme. Isabelle Aubin, Ph.D.
Chercheure, Service canadien des forêts,
Centre forestier des Grands Lacs.

Retour sur la conférence du Midi de la foresterie du 24 avril

Les écosystèmes forestiers subissent actuellement des modifications importantes dû à l’intensification de l’utilisation des terres, mais également aux stresses multiples agissant à différentes échelles et en interactions :

« Nous sommes dans un monde complexe en plein changement et nous devons développer de nouvelles approches afin de pouvoir caractériser ces écosystèmes, pour comprendre : Quelle est la valeur écologique des nouveaux agencements ? Quelle est l’impact de ces changements ?  Puis, quelle sera la résilience des nouveaux écosystèmes créés suite aux perturbations ? »

Madame Aubin souligne que puisqu’il s’agit de changements sans précédent, il importe de créer de nouvelles approches afin d’étudier et de gérer des écosystèmes évoluant sous de nouvelles conditions de perturbations et de stresses environnementaux. Toutefois, ces nouvelles approches demandent une grande quantité d’informations provenant de différents domaines. Paradoxalement, le savoir en écologie est principalement basé sur les observations de chercheurs individuels et, souvent, à des échelles d’études relativement petites. D’ailleurs, le cycle de vie de données scientifiques a trop souvent débuté à l’échantillonnage, passé par l’analyse et terminé simplement, et obscurément, à la publication d’article ou de rapport de recherche.  Voilà le plus grand défi actuellement pour les scientifiques : développer de nouvelles façons de faire la recherche où l’intégration des connaissances et la multidisciplinarité seraient centralement positionnées.

Quelques défis de l’intégration de la science collaborative en écologie

La bio-informatique est régulièrement citée comme un exemple de la manière dont nous devrions procéder en écologie. Puisque la quantité et la complexité des données et informations écologiques récoltées deviennent de plus en plus importantes, les métadonnées – c’est-à-dire, les données servant à expliquer, définir ou décrire les données de base – deviennent presqu’aussi importantes que les jeux de données écologiques eux-mêmes. D’autres défis résident sur la communication entre les différents jeux de données, autant du point de vue opérationnel qu’humain. Selon madame Aubin, un langage commun devra être développé en partenariat entre les chercheurs afin de faciliter la mise en commun des bases de données et la communication entre les individus et organismes à leur source et des utilisateurs potentiels éventuels. Il importe aussi de se questionner sur la propriété intellectuelle afin de créer une motivation et une envie de coopération.

La gestion des données : un défi de taille

Selon madame Aubin, la valeur et le potentiel des données scientifiques font en sorte que, sans aucun doute, il faut avoir une bonne assise en gestion des données pour assurer la pérennité et l’utilité de ces dernières. Par ailleurs, dans un monde où nous souhaiterions faire plus de recherche scientifique collaborative, les données devraient pouvoir être décrites, préservées et découvertes par d’autres chercheurs afin de permettre leur intégration dans les jeux de données et être appliquées à des questions autres que celles originalement posées. Donc, cette nouvelle approche procèderait à l’instar du système de publication, ce qui signifie qu’avec de bonnes métadonnées et un bon système d’archivage, les données seraient accessibles, compréhensibles et surtout, réutilisables.

gestion données

Par contre, cette approche de gestion des données, pour être efficace, doit débuter en amont de l’étape de leur récolte, soit à l’étape de la planification des projets, ce qui n’est pas évident dans toutes les situations. Néanmoins, il importe de se poser plusieurs questions concernant des utilisateurs et utilisations ultérieurs possibles au moment de procéder au plan de gestion des données. Heureusement pour cela, plusieurs outils et ressources existent déjà.

Des outils d’aide à la planification de la gestion des données

Le point clé pour bien décrire les données, ce sont les métadonnées. Elles n’ont pas besoin d’être conservées dans un mode complexe de type ″machine-readable″ et peuvent au contraire être faites maison. MORPHO (https://knb.ecoinformatics.org/#tools) est un outil qui permet justement la création des métadonnées pour des données en écologie.

Il y a de plus en plus de banques de données institutionnelles qui permettent de préserver les données et métadonnées. Par exemple, les universités et les gouvernements possèdent généralement leurs propres banques de données. Toutefois, les jeux de données contenus dans ce genre d’endroit sont très vastes et peuvent parfois être difficiles d’approche lorsqu’on s’intéresse à un type précis d’information. Des bases de données disciplinaires, telles que TRY et TOPIC qui ciblent principalement les traits fonctionnels des plants, sont toutefois disponibles. Les bases de données disciplinaires et institutionnelles demeurent néanmoins complémentaires.

Lorsqu’un jeu de métadonnées est enfin prêt, il devient intéressant de créer un catalogue afin qu’il soit découvert, puis utilisé. Metacat est une application permettant la création d’un tel catalogue (https://knb.ecoinformatics.org/knb/docs/). Chaque jeu de données comprend son propre identifiant d’objet numérique permanant (POID), ce qui en facilite le retraçage, mais également la citation et la préservation à long terme.

Quelques projets au laboratoire Aubin

TOPICLe réseau TOPIC (Traits of Plants in Canada)  est un bon exemple de science collaborative prise en charge par le laboratoire de madame Aubin. Comme son nom l’indique, il s’agit d’un réseau canadien de stockage, de diffusion et d’échange de données sur les traits fonctionnels associés aux espèces végétales du pays.

Qu’est-ce qu’un trait fonctionnel?

Il s’agit d’une « caractéristique mesurable des individus visant à décrire et comprendre la diversité fonctionnelle et évaluer ses impacts sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes » Garnier & Navas 2013.

Mode de dispersion des semences
dispersion semences

Le but premier du réseau est de permettre l’intégration des données de traits dans une base de données nationale afin d’en faciliter le partage. Le réseau organise par ailleurs des ateliers d’intégration et des groupes de travail  multidisciplinaires sur des questions clés, identifiées préalablement par les membres. Le réseau TOPIC, via son site web, sert également d’entremetteur en effectuant du ″data-dating″, soit en mettant en vitrine des jeux de données afin d’en informer la communauté scientifique de leur existence. Les gens peuvent alors entrer en contact avec l’auteur du jeu de données via TOPIC (http://topic.nrcan.gc.ca/).

L’approche par traits fût développée avec un objectif de généralisation des attributs morphologiques, physiologiques ou phénologiques des plants afin de pouvoir faire ressortir des patrons généraux de la réponse des communautés aux différentes perturbations de nature atrophiques ou naturelles. La base de cette approche est très différente de celle de l’autécologie (étude d’une grande quantité de traits sur une seule espèce). La nouvelle approche s’apparente plutôt à de l’écologie comparative, où l’on mesure un nombre plus restreint de traits, mais sur un plus grand nombre d’espèces. Puisqu’on utilise les mêmes standards, il devient plus aisé d’en faire de la comparaison. Des patrons généraux sont dégagés, malgré le fait qu’on perde un peu de précision.

Le postulat de base est que les fonctions de l’écosystème sont les résultats de multiples interactions entre les traits des espèces présentes et l’environnement. La façon dont les espèces vont répondre à un filtre environnemental donné sera déterminée par leurs traits. C’est ce que l’on appelle des traits réponses. L’un des avantages intéressants de cette approche réside dans la possibilité de faire des comparaisons à plus larges échelles, par exemple entres régions.

Au cours des dernières années, dans le laboratoire de madame Aubin, un projet tente de caractériser la réponse du sous-bois, en reliant la composition floristique aux traits biologiques des espèces (Aubin et al. 2009. J. Veg. Sci. 20 :185-198).

Une autre étude, toujours en cours, tente de déterminer l’impact de la mortalité des frênes par l’agrile du frêne sur l’intégrité des écosystèmes forestiers (Aubin, I., Ryall, K., Kreutzweiser, D. & T. Scarr in prep.). Dans ce projet, les chercheurs visent à évaluer l’influence des caractéristiques du paysage sur la réponse du sous-bois.

L’équipe se penche également sur la capacité de naturalisation des plantations qui occupent une portion de plus en plus importante du paysage forestier (Aubin et al. 2009 Biol. Conserv. 141 :2461-2476).

En définitive, les travaux de madame Aubin se situent en amont, comme en plein mille, des changements anticipés aux écosystèmes forestiers du pays. Les activités tournant autour des traits fonctionnels des plantes avec le réseau TOPIC  et l’appel pour le développement d’outils performants qui permettent de gérer, intégrer et interpeller des multiples bases de données écologiques trouvent toute leur pertinence dans ce contexte.

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Résumé par Mathilde Girard-Robert, étudiante à la Maîtrise en biologie, UQAT

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