Diversité des espèces végétales dans quatre écosystèmes différents, représentée sous forme de variation spectrale. Crédit : Anna Schweiger, Etienne Laliberté
Des données comparables au niveau international sur la biodiversité sont nécessaires pour protéger les écosystèmes menacés, restaurer les habitats détruits et contrecarrer les effets négatifs de la perte de biodiversité mondiale. Cependant, la surveillance actuelle de la biodiversité demande beaucoup de travail et est coûteuse. En outre, de nombreux endroits dans le monde sont difficiles d’accès.
La surveillance de la biodiversité depuis l’espace est possible grâce aux satellites
Anna Schweiger, du Laboratoire de télédétection du Département de géographie de l’Université de Zurich (UZH), et Etienne Laliberté, de l’Université de Montréal, ont montré que la spectrométrie d’images permet d’évaluer de manière fiable la biodiversité végétale dans des écosystèmes allant de la toundra arctique aux forêts tropicales. “Avec notre étude, nous espérons contribuer à la détection future des changements dans la composition des espèces des écosystèmes de notre Terre depuis l’espace. L’objectif est de fournir des orientations fondées sur des preuves pour les mesures politiques visant à protéger les espèces et à atténuer les conséquences négatives de la perte de biodiversité”, déclare la première auteure, Anna Schweiger.
Les spectromètres imageurs mesurent la réflectance de la lumière du spectre électromagnétique, du visible à l’infrarouge à ondes courtes. La réflectance des plantes est déterminée par leurs caractéristiques chimiques, anatomiques et morphologiques, qui sont importantes pour les interactions entre les plantes et avec leur environnement. “Les plantes présentant des caractéristiques similaires, ainsi que les espèces étroitement liées, ont donc tendance à avoir des spectres de réflectance similaires”, explique M. Schweiger.
Utiliser la lumière réfléchie pour évaluer les caractéristiques des plantes individuelles et des communautés végétales
L’étude actuelle s’inscrit dans la continuité des travaux des chercheurs sur les mesures de la diversité spectrale. Leurs indices calculent la variation spectrale entre les plantes individuelles au sein des communautés, et entre les communautés au sein d’une région. La diversité au sein des communautés est appelée alpha-diversité, tandis que la diversité entre les communautés est appelée bêta-diversité.
Les données utilisées pour l’étude proviennent du National Ecological Observatory Network (NEON). Ce réseau utilise des méthodes standardisées pour collecter des données sur la biodiversité et l’observation de la Terre à travers les États-Unis, qui sont ensuite rendues publiques. Les données du spectromètre imageur NEON recueillies lors des vols de recherche ont une taille de pixel de 1×1 mètre.
Les calculs de diversité spectrale ont montré que la détection de la diversité alpha dépend de la taille des plantes. La diversité spectrale calculée dans les forêts avec des canopées fermées et de grands arbres individuels correspondait mieux à la diversité végétale déterminée sur le terrain que la diversité spectrale calculée dans les paysages ouverts dominés par de petites plantes herbacées et des graminées. La bêta-diversité spectrale a toutefois permis de saisir les différences de composition des communautés végétales dans tous les écosystèmes étudiés, sur la base d’une résolution spatiale de 20×20 mètres. Cette taille de pixel correspond à la taille des parcelles d’inventaire de végétation de NEON.
Surveiller la biodiversité mondiale en temps quasi réel
L’Agence spatiale européenne (ESA) et son homologue nord-américaine ;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA are currently developing satellite-based image spectrometers. These are intended to image the entire globe approximately every 16 days with a pixel size of about 30×30 meters. The study’s results illustrate that these data should allow detecting ecosystem changes as they happen. “Our study will help to effectively and reliably determine changes in plant community composition via satellite in the foreseeable future. This will facilitate targeted field campaigns to assess the causes and consequences of ecosystem change allowing stakeholders to react in due time,” says Anna Schweiger. According to Schweiger, global monitoring of biodiversity – almost in real time – is now within reach.
Reference: “Plant beta-diversity across biomes captured by imaging spectroscopy” by Anna K. Schweiger and Etienne Laliberté, 19 May 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30369-6
