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Bioacoustique : à l'écoute des forêts pour mesurer la biodiversité
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Bioacoustique : à l'écoute des forêts pour mesurer la biodiversité

En novembre 2018 s'est tenue la conférence des Nations Unies sur la biodiversité qui avait pour thème "investir dans la biodiversité pour la planète et ses peuples". Chaque année, de nouvelles espèces se rapprochent de l'extinction. Pour préserver une biodiversité toujours plus menacée, encore faut il faut la connaître et donc la mesurer. De plus en plus souvent, les chercheurs utilisent la bioacoustique. Le procédé n'est pas nouveau : « Depuis près de six ans, la bioacoustique s'est renforcée afin d'analyser la biodiversité. Cette science s’appelle l’éco-acoustique. De nombreux travaux sont déjà publiés explique Thierry Aubin, directeur de recherche au CNRS et responsable de l’équipe de communications acoustiques de l’Université Paris-Saclay. Les premières études ont commencé dans les années 1960 sur des insectes et des oiseaux avec les travaux du Français René-Guy Busnel. » Aujourd'hui, l'éco-acoustique utilise les techniques de reconnaissance de sons de l'intelligence artificielle pour une meilleure efficacité.

L'éco-acoustique se révèle précieuse pour étudier la biodiversité des écosystèmes, notamment lorsque l’imagerie par satellite échoue. « Les satellites ne permettent pas de connaître ce qui se passe sous le couvert végétal, de sorte qu'il est impossible de dénombrer les espèces », raconte Thierry Aubin. Si l'on veut analyser ce qui se passe dans les forêts tropicales, les enregistrements acoustiques sont très utiles. « Avec le mur végétal, les animaux ne voient pas très loin. Les signaux visuels sont inefficaces. Presque toutes les espèces de la forêt (insectes, batraciens, oiseaux, mammifères) n'ont pas d'autres moyens que l'acoustique pour se retrouver », expose le chercheur. L’éco-acoustique ne se limite pas aux forêts très denses. L’enregistrement de la biodiversité se fait aussi dans des forêts tempérées et même les océans. « Des hydrophones étaient déployés par l'armée pour détecter les bruits des sous-marins, raconte Thierry Aubin. Ces premiers instruments ont permis les premiers essais dans le domaine. Il y a désormais de nombreux laboratoires qui peuvent utiliser les sons. En 2015 par exemple, notre équipe a commencé un partenariat avec le Commissariat de l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). Les enregistrements en Antarctique nous ont permis de dénombrer les cachalots qui passaient dans la région étudiée (soumis à publication). »

Dénombrement et identification

La bioacoustique aide à dénombrer les espèces présentes, mais aussi les individus. « Les animaux sont comme les humains ; chacun à sa propre voix », confirme Thierry Aubin. Avec les enregistrements, les bio-acousticiens peuvent aussi localiser les individus d’une espèce. En plaçant plusieurs microphones dans la forêt, le son d'un animal n’atteindra pas tous les appareils au même moment : il y a un décalage qui dépend de la distance entre la source et le microphone. En mettant à profit ce décalage, on peut trianguler la position de l'émetteur. « En 2011, notre équipe a ainsi pu localiser les oiseaux en Amazonie Brésilienne avec une précision de 1 mètre simplement par leur chant », poursuit-il.

Afin d'analyser les enregistrements recueillis, les chercheurs utilisent des programmes informatiques, mais ils ne sont pas sans faille. Lorsque deux sons se superposent, le programme est incapable de distinguer les espèces. Cette situation ne se produit pas fréquemment. « Dans une forêt, les animaux évitent de chanter en même temps lorsqu’ils communiquent. C’est ce que nous avons baptisé " l'hypothèse de la niche écologique", soutient Thierry Aubin. Dans la forêt amazonienne, il y a des cigales qui chantent en continu, mais seulement à certaines heures de la journée. Une espèce voisine chantera plus tôt ou plus tard. Et si elles chantent en même temps, ce ne sera pas à la même fréquence. Cela leur permet de communiquer sans se gêner. »

Les bio-acousticiens utilisent deux méthodes pour classifier les sons des espèces : l’analyse supervisée ou non supervisée. Dans le premier cas, un spécialiste analyse 30 à 40 % des données recueillies et associe les sons aux différentes espèces. Avec ces connaissances, le programme d'apprentissage peut classifier les données restantes. Cette méthode d’analyse est fiable à environ 95 %, mais assez coûteuse, car elle nécessite qu'on y passe du temps.

Avec l’analyse non supervisée, le programme n’a pas de connaissances particulières. « Après l'enregistrement des sons, on procède à des transformations dans l'espace temps-fréquence, fabriquant des signatures numériques des sons, explique Charles Bouveyron, professeur de statistiques à l'université Côte d'Azur. Puis à partir de ces signatures, l'algorithme place les sons dans des catégories similaires. Enfin, un expert évalue les classements et associe l’espèce à la catégorie correspondante ». C'est moins onéreux mais la fiabilité de reconnaissance chute à 85 %. « Les programmes ne sont pas parfaits. Ils peuvent classifier incorrectement les sons ou les attribuer à la mauvaise espèce. Notre équipe travaille sur ces algorithmes pour les rendre plus fiables », conclut Thierry Aubin. Une plus grande fiabilité des programmes d’analyse permettra un suivi plus rigoureux des espèces en danger.


Source : La Recherche
Crédit : La Recherche

Bioacoustique : à l'écoute des forêts pour mesurer la biodiversité Actualités

Bioacoustique : à l'écoute des forêts pour mesurer la biodiversité

En novembre 2018 s'est tenue la conférence des Nations Unies sur la biodiversité qui avait pour thème "investir dans la biodiversité pour la planète et ses peuples". Chaque année, de nouvelles espèces se rapprochent de l'extinction. Pour préserver une biodiversité toujours plus menacée, encore faut il faut la connaître et donc la mesurer. De plus en plus souvent, les chercheurs utilisent la bioacoustique. Le procédé n'est pas nouveau : « Depuis près de six ans, la bioacoustique s'est renforcée afin d'analyser la biodiversité. Cette science s’appelle l’éco-acoustique. De nombreux travaux sont déjà publiés explique Thierry Aubin, directeur de recherche au CNRS et responsable de l’équipe de communications acoustiques de l’Université Paris-Saclay. Les premières études ont commencé dans les années 1960 sur des insectes et des oiseaux avec les travaux du Français René-Guy Busnel. » Aujourd'hui, l'éco-acoustique utilise les techniques de reconnaissance de sons de l'intelligence artificielle pour une meilleure efficacité.

L'éco-acoustique se révèle précieuse pour étudier la biodiversité des écosystèmes, notamment lorsque l’imagerie par satellite échoue. « Les satellites ne permettent pas de connaître ce qui se passe sous le couvert végétal, de sorte qu'il est impossible de dénombrer les espèces », raconte Thierry Aubin. Si l'on veut analyser ce qui se passe dans les forêts tropicales, les enregistrements acoustiques sont très utiles. « Avec le mur végétal, les animaux ne voient pas très loin. Les signaux visuels sont inefficaces. Presque toutes les espèces de la forêt (insectes, batraciens, oiseaux, mammifères) n'ont pas d'autres moyens que l'acoustique pour se retrouver », expose le chercheur. L’éco-acoustique ne se limite pas aux forêts très denses. L’enregistrement de la biodiversité se fait aussi dans des forêts tempérées et même les océans. « Des hydrophones étaient déployés par l'armée pour détecter les bruits des sous-marins, raconte Thierry Aubin. Ces premiers instruments ont permis les premiers essais dans le domaine. Il y a désormais de nombreux laboratoires qui peuvent utiliser les sons. En 2015 par exemple, notre équipe a commencé un partenariat avec le Commissariat de l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). Les enregistrements en Antarctique nous ont permis de dénombrer les cachalots qui passaient dans la région étudiée (soumis à publication). »

Dénombrement et identification

La bioacoustique aide à dénombrer les espèces présentes, mais aussi les individus. « Les animaux sont comme les humains ; chacun à sa propre voix », confirme Thierry Aubin. Avec les enregistrements, les bio-acousticiens peuvent aussi localiser les individus d’une espèce. En plaçant plusieurs microphones dans la forêt, le son d'un animal n’atteindra pas tous les appareils au même moment : il y a un décalage qui dépend de la distance entre la source et le microphone. En mettant à profit ce décalage, on peut trianguler la position de l'émetteur. « En 2011, notre équipe a ainsi pu localiser les oiseaux en Amazonie Brésilienne avec une précision de 1 mètre simplement par leur chant », poursuit-il.

Afin d'analyser les enregistrements recueillis, les chercheurs utilisent des programmes informatiques, mais ils ne sont pas sans faille. Lorsque deux sons se superposent, le programme est incapable de distinguer les espèces. Cette situation ne se produit pas fréquemment. « Dans une forêt, les animaux évitent de chanter en même temps lorsqu’ils communiquent. C’est ce que nous avons baptisé " l'hypothèse de la niche écologique", soutient Thierry Aubin. Dans la forêt amazonienne, il y a des cigales qui chantent en continu, mais seulement à certaines heures de la journée. Une espèce voisine chantera plus tôt ou plus tard. Et si elles chantent en même temps, ce ne sera pas à la même fréquence. Cela leur permet de communiquer sans se gêner. »

Les bio-acousticiens utilisent deux méthodes pour classifier les sons des espèces : l’analyse supervisée ou non supervisée. Dans le premier cas, un spécialiste analyse 30 à 40 % des données recueillies et associe les sons aux différentes espèces. Avec ces connaissances, le programme d'apprentissage peut classifier les données restantes. Cette méthode d’analyse est fiable à environ 95 %, mais assez coûteuse, car elle nécessite qu'on y passe du temps.

Avec l’analyse non supervisée, le programme n’a pas de connaissances particulières. « Après l'enregistrement des sons, on procède à des transformations dans l'espace temps-fréquence, fabriquant des signatures numériques des sons, explique Charles Bouveyron, professeur de statistiques à l'université Côte d'Azur. Puis à partir de ces signatures, l'algorithme place les sons dans des catégories similaires. Enfin, un expert évalue les classements et associe l’espèce à la catégorie correspondante ». C'est moins onéreux mais la fiabilité de reconnaissance chute à 85 %. « Les programmes ne sont pas parfaits. Ils peuvent classifier incorrectement les sons ou les attribuer à la mauvaise espèce. Notre équipe travaille sur ces algorithmes pour les rendre plus fiables », conclut Thierry Aubin. Une plus grande fiabilité des programmes d’analyse permettra un suivi plus rigoureux des espèces en danger.


Source : La Recherche
Crédit : La Recherche

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

13 - Bouches du Rhône

Du 7 au 15 janvier 2021

BALADES EN MER
CONGRÈS MONDIAL DE LA NATURE DE L’UICN

Lors de ce rendez vous, des balades en mer à bord de l'Hélios, la seule vedette à passagers hybride de la compagnie Marseillaise ICARD MARITME, seront organisées par : Le parc National de la Côte Bleue : 10 juin - Le conservatoire du littoral : 11 & 16 juin - Le parc National des Calanques : 15 & 20 juin.

1 quai Marcel Pagnol
13007 Marseille
04 91 330 329
www.iucncongress2020


21 - Côte d'Or

Du 3 juillet au 2 janvier 2022

EXPOSITION
"AU COEUR DES SAISONS"

Et si on prenait le temps de regarder passer les saisons, de vivre à leur rythme, de redécouvrir le plaisir d'observer la Nature et ses changements.
Cette nouvelle exposition, conçue et réalisée par le Jardin des sciences et Biodiversité, vous plonge « Au coeur des saisons », de façon ludique et accessible à tous les publics, en famille comme entre amis…

Jardin des sciences & biodiversité
Jardin de l’Arquebuse
14 rue Jehan de Marville & 1 avenue Albert 1er
21000 DIJON
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


34 - Hérault

Du 26 septembre au 28 février 2021

EXPOSITION
"DERNIERS IMPRESSIONNISTES"

Des paysages maritimes de la Bretagne aux plaisirs des plages de la Belle Époque, des paysages urbains ou champêtres aux portraits virtuoses, partez sur les pas des peintres intimistes ayant tous respiré le parfum de l’impressionnisme.
Riche de 70 peintures et d’une trentaine de dessins ou lithographies, l’exposition qui fait étape à Lodève est la première en France à rendre à ce courant l’importance qui lui revient.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr


45 - Loiret

Les 4 juillet et 22 août

VISITES
"ART DES JARDINS"

Art de vivre et Nouvelles Renaissances en Val-de-Loire.
L’Arboretum des Grandes Bruyères, « Jardin Remarquable » vous présentant pas moins de 5 types de jardins, vous invite à découvrir leur histoire et leurs spécificités.
Visite guidée à 15h. Inscription obligatoire, nombre de participants limité.

Arboretum des Grandes Bruyères
45450 Ingrannes
02 38 57 28 24
www.arboretumdesgrandesbruyeres.fr


50 - Manche

Du 8 février au 24 mai

EXPOSITION DE PHOTOGRAPHIES
"LA HAGUE : A L’EPREUVE DU TEMPS"

De vallées encaissées en roches mystérieuses, du littoral déchiqueté aux champs quadrillés de murets, le regard d’Antoine Soubigou s’est posé sur une Hague intemporelle et tourmentée.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


Jusqu'au 15 novembre

EXPOSITION PHOTOGRAPHIQUE
"VIE SAUVAGE EN COTENTIN"

Une exposition pour les curieux de nature mais aussi pour les amateurs de belles images... L’association "Regards" basée à Cormelles-le-Royal dans le Calvados rassemble des photographes naturalistes, passionnés d’image et de nature.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


59 - Nord

Jusqu'au 29 août 2021

EXPOSITION
"MON DODO"

A quoi sert de dormir ? Que se passe-t-il quand je dors ? Pourquoi je rêve ? Telles sont les questions que peuvent se poser les enfants lorsqu’ils vont se coucher pour la sieste ou pour la nuit.
Au travers des expériences et des approches diverses, l’exposition invite les 2-7 ans à découvrir leurs besoins en quantité et qualité de sommeil tout en abordant les notions de cycle et le rôle du sommeil dans leur développement.

Forum départemental des Sciences
1 place de l’Hôtel de ville
59650 Villeneuve d’Ascq
03 59 73 96 00
www.forumdepartementaldessciences.fr


67 - Bas-Rhin

A partir du 4 juillet

ESCAPE GAME LIGNE MAGINOT

Participez à une partie d'escape game et découvrez la Ligne Maginot comme si vous y étiez soldat!
Dans l'antre de la forteresse sont cachés les indices qui vous permettront de sauver l'équipage de l’asphyxie... Attention, vous n'avez que 40 minutes !
Equipes de 2 à 6 joueurs. A partir de 10 ans accompagnés de leurs parents.

Forteresse de la Ligne Maginot
Route D65 direction Pfaffenbronn
67510 Lembach
03 88 94 48 62 / 03 88 94 43 16
www.lignemaginot.fr


71 - Saône et Loire

Jusqu'au 1er novembre

EXPOSITION
"BÊTISE ET BALIVERNES, IDÉES REÇUES SUR LA NATURE"

« les chauves-souris s'accrochent dans les cheveux » ; « les grenouilles sont vertes et les crapauds marron » ; « les moustiques préfèrent les peaux sucrées… », autant d’idées reçues et de fausses informations qui ont souvent la vie dure ! Une scénographie originale et les illustrations humoristiques de Roland Garrigue raviront aussi bien les petits que les grands !

Centre EDEN
26 rue de l’Eglise
71290 Cuisery
03 85 27 08 00
www.centre-eden71.fr


88 - Vosges

Du 6 juillet au 30 août

ANIMATIONS SCIENCES
PLANÉTARIUM EPINAL

Qui n'a jamais rêvé de faire décoller une fusée (en papier) ? Ce sera possible cet été ! L'atelier "réveillez vos sens", quant à lui, sera parfait pour les enfants à partir de 3 ans. Nous proposons également des soirées d'observation du ciel du soir, une initiation à la paléontologie, la découverte des petites bêtes qui peuplent la mare du Planétarium et bien d'autre choses encore !

Planétarium Epinal
Rue Dom Pothier
88000 Epinal
03 29 35 08 02
www.planetarium-epinal.com

Lieux:

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