Les bases de données

pour quantifier et interpréter des motifs de biodiversité
               dans les hautes latitudes


...
Plan

• la biodiversité Antarctique
• SCAR-MarBIN
• aspects techniques (pas trop quand même)
• applications
• perspectives
La biodiversité
 Antarctique
Biodiversité Antarctique
• Haute adaptation à un environnement extrême
• Haut niveau d’endémisme
• Essentiellement marine
...
SCAR-MarBIN
SCAR-MarBIN
    Marine Biodiversity Information Network

• ATS & CBD
• Année Polaire Internationale 2007/08
• Census of An...
Philosophie
• Construire un réseau d’information
• Accès ouvert et gratuit aux données
• Exposer les données et métadonnée...
Résultats tangibles
                               www.scarmarbin.be


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Résultats tangibles
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                   1.000.000+ entrées
                   130 sets de données...
Nouvelle initiatives

• Bourses de digitalisation: 12 initiatives financées
• Antarctic Field Guides
• Données génétiques g...
(Un peu) de technique
Aspects techniques
             (V2.0)
•Objectifs
 • Améliorer l’ergonomie
 • Améliore l’interoperabilité
 • Etendre les f...
Améliorer l’ergonomie
                  - principes -




•Le grand principe: KISS
 • Le sous-principe: the less the merri...
Améliorer l’ergonomie
             - moteurs de recherche -




•Simplifier l’interface de recherche et le flux
(AJAX)
 • Re...
Améliorer l’ergonomie
          - moteurs de recherche -


•Cartographie
 • Chameleon -> OpenLayers
 • Accès direct aux ca...
Améliorer l’interopérabilité
• (REST) Web services est la Voie...
• Occurrences
 • standards OGC (WMS/WFS)
 • Recherche
 •...
Expansion du système
•   Nouvelles Bases de Données
    •   séquences DNA
    •   Experts
    •   Expéditions
•   “Spatial...
Expansion du système


•Moteur de recherche full text
•Sémantique de requête plus riche
 • recherche par champs
 • Meilleu...
Comparo
                  V1                             V2
Languages         PHP4 (procedural part OOish)   Java, Groovy ...
Applications
Identifier les lacunes
Méthodologie
•   Nettoyage de toute la base de donnée d’occurrences

•   Données bathymétriques ajoutées à toutes les entr...
Toutes les espèces
Toutes les espèces
Nematoda
Annelida
Cnidaria
Echinodermata
Mollusca
Chordata
Arthropoda
Résumé

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

• Certains taxa majeurs ...
Benthos
Benthos
Pelagos
Oiseaux et Mammifères
Poissons
Conclusions
• Distorsion vers les zones peu profondes, les stations de
  recherche et les trajectoires de navires de reche...
Conclusions

• La distorsion due à la variabilité de l’effort
  d’échantillonnage est responsable d’un grand nombre de
  p...
Identifier les lacunes

                                        2,8 espèces d’isopodes
                                    ...
Cybertaxonomie

• Guides de terrain
• Clés d’identification interactives
• Identification semi-automatique
• Publications él...
Modéliser
Benthic
classifica3on

Temperature   Depth & Rugosity   Distance From
                                    Shallows
Pelagic
classifica3on
Confronter
Vers une nouvelle
     biogéographie?
• test historical bioregionalisation work
  (Hedgpeth)
• 5 classes, 29 regions
• SO ...
% of endemic species
                                                                                  Endemism

         ...
Endemism
over-estimated
                              100
       % of endemic species



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External
influences
    Gastropoda




    Bivalvia




    Cyclostomata




    Cheilostomata




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External
influences
    Gastropoda




    Bivalvia




    Cyclostomata




    Cheilostomata




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External
influences
    Gastropoda




    Bivalvia




    Cyclostomata




    Cheilostomata




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External
influences
    Gastropoda




    Bivalvia




    Cyclostomata




    Cheilostomata




                    (Sp...
Large-scale
 patterns




  Cheilostomata                      Cyclostomata     Bivalvia




     From Griffiths et al in ...
Comparer
Comparaison
Antarc3que
vs
Arc3que
En
commun
entre
Antarc3que
et
Arc3que
Intégrer
Antarctic genera   Deep Sea genera




Pareledone               Graneledone




Adelieledone
Adelieledone            Thaum...
Octopus
GeoPhyloBuilder
rela3onships
          in
GoogleEarth
Influencer
CCAMLR
• Convention for the Conservation of
  Antarctic Marine Living Resources
• fait partie du système du Traité Antarct...
“Bio”regionalisation

• nécessaire afin d’entreprendre la désignation d’un
  système d’AMPs
• données physiques et environn...
Mettre du ‘bio’ dans la
     bioregionalisation
• utiliser la biodiversité afin de rendre les processus
  de bioregionalisa...
Innover
Le futur (proche)

Expansion/évolution des capacités
Exploration des données
Intégration des données génétiques
Outils d’a...
Perspectives
Héritage tangible de CAML et de l’API
RAMS/World Register of Marine Species
Etat de l’environnement marin Ant...
Merci pour votre attention


                Strugnell J. British Antarctic Survey
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45 min conference given in Dijon in October 2009, presenting scarmarbin and a series of applications of biodiversity databases in science, conservation and management

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Conférence

  1. 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. 2. Plan • la biodiversité Antarctique • SCAR-MarBIN • aspects techniques (pas trop quand même) • applications • perspectives
  3. 3. La biodiversité Antarctique
  4. 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. 5. SCAR-MarBIN
  6. 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. 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. 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. 9. Résultats tangibles www.scarmarbin.be 1.000.000+ entrées 130 sets de données 5,200+ taxa Téléchargeable WebGIS Webservices
  10. 10. Nouvelle initiatives • Bourses de digitalisation: 12 initiatives financées • Antarctic Field Guides • Données génétiques géoréférencées • ArcOD: Arctic Ocean Diversity Rose A. DZMB
  11. 11. (Un peu) de technique
  12. 12. Aspects techniques (V2.0) •Objectifs • Améliorer l’ergonomie • Améliore l’interoperabilité • Etendre les fonctionnalités •Détails techniques… (accrochez vous!)
  13. 13. 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
  14. 14. 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
  15. 15. 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
  16. 16. 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)
  17. 17. 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)
  18. 18. 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
  19. 19. 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)
  20. 20. Applications
  21. 21. Identifier les lacunes
  22. 22. 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.
  23. 23. Toutes les espèces
  24. 24. Toutes les espèces
  25. 25. Nematoda
  26. 26. Annelida
  27. 27. Cnidaria
  28. 28. Echinodermata
  29. 29. Mollusca
  30. 30. Chordata
  31. 31. Arthropoda
  32. 32. 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
  33. 33. Benthos
  34. 34. Benthos
  35. 35. Pelagos
  36. 36. Oiseaux et Mammifères
  37. 37. Poissons
  38. 38. 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
  39. 39. 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
  40. 40. 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!
  41. 41. Cybertaxonomie • Guides de terrain • Clés d’identification interactives • Identification semi-automatique • Publications électroniques
  42. 42. Modéliser
  43. 43. Benthic
classifica3on Temperature Depth & Rugosity Distance From Shallows
  44. 44. Pelagic
classifica3on
  45. 45. Confronter
  46. 46. 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
  47. 47. % of endemic species Endemism 100 20 40 60 80 0 over-estimated Bi va lve s Ch e ilo sto me s Cy clo sto From Arntz et al 1997 me s Py cn og on a Ga str op od s
  48. 48. Endemism over-estimated 100 % of endemic species 80 60 40 20 0 s a s s s me on me od lve og sto op sto va cn Bi str ilo clo Py e Ga Cy Ch From Linse From2006, Barnes & Griffiths 2007, Munilla In press et al Arntz et al 1997
  49. 49. External influences Gastropoda Bivalvia Cyclostomata Cheilostomata (Spearman rank correlation coefficient and a Pearson correlation between the ranks) From Griffiths et al in press
  50. 50. External influences Gastropoda Bivalvia Cyclostomata Cheilostomata (Spearman rank correlation coefficient and a Pearson correlation between the ranks) From Griffiths et al in press
  51. 51. External influences Gastropoda Bivalvia Cyclostomata Cheilostomata (Spearman rank correlation coefficient and a Pearson correlation between the ranks) From Griffiths et al in press
  52. 52. External influences Gastropoda Bivalvia Cyclostomata Cheilostomata (Spearman rank correlation coefficient and a Pearson correlation between the ranks) From Griffiths et al in press
  53. 53. Large-scale patterns Cheilostomata Cyclostomata Bivalvia From Griffiths et al in press Pycnogona Gastropoda
  54. 54. Comparer
  55. 55. Comparaison
Antarc3que
vs
Arc3que
  56. 56. En
commun
entre
Antarc3que
et
Arc3que
  57. 57. Intégrer
  58. 58. Antarctic genera Deep Sea genera Pareledone Graneledone Adelieledone Adelieledone Thaumeledone Megaleledone Veledona
  59. 59. Octopus
GeoPhyloBuilder
rela3onships in
GoogleEarth
  60. 60. Influencer
  61. 61. 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
  62. 62. “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
  63. 63. 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?
  64. 64. Innover
  65. 65. 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
  66. 66. 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
  67. 67. Merci pour votre attention Strugnell J. British Antarctic Survey

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