Les évaluations de la biodiversité mondiale nécessitent la collecte continue de données sur les changements de la biodiversité végétale. Des chercheurs des universités de Zurich et de Montréal ont maintenant montré que les communautés végétales peuvent être surveillées de manière fiable à l’aide de la spectroscopie d’imagerie, ce qui sera possible à l’avenir par satellite. Cela ouvre la voie à une surveillance de la biodiversité mondiale en temps quasi réel.
Des données internationalement comparables sur la biodiversité sont nécessaires pour protéger les écosystèmes menacés, restaurer les habitats détruits et contrer les effets négatifs de la perte de biodiversité mondiale. Cependant, la surveillance actuelle de la biodiversité est laborieuse et coûteuse. De plus, de nombreux endroits dans le monde sont difficiles d’accès.
Surveillance de la biodiversité depuis l’espace possible via satellite
Anna Schweiger des Laboratoires de télédétection du Département de géographie de l’Université de Zurich (UZH) et Etienne Laliberté de l’Université de Montréal ont maintenant montré que la biodiversité végétale dans des écosystèmes allant de la toundra arctique aux forêts tropicales peut être évaluée de manière fiable à l’aide de la spectrométrie d’image . « 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 premier auteur Anna Schweiger.
Les spectromètres d’imagerie mesurent la réflectance de la lumière du visible à l’infrarouge à ondes courtes du spectre électromagnétique. 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 aux caractéristiques similaires, ainsi que les espèces étroitement apparentées, ont donc tendance à avoir des spectres de réflectance similaires », explique Schweiger.
Utilisation de la lumière réfléchie pour évaluer les caractéristiques des plantes individuelles et des communautés végétales
La présente étude, publiée dans Communication Nature, s’inscrit dans la continuité des travaux des chercheurs sur les métriques de 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 diversité alpha, tandis que la diversité entre les communautés est appelée diversité bêta.
Les données de l’étude proviennent du Réseau national des observatoires écologiques (NEON). Le 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 d’imagerie NEON collectées 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 de la plante. 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 graminées. La diversité bêta spectrale, cependant, a capturé les différences dans la composition de la communauté végétale 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-américain, la NASA, développent actuellement des spectromètres d’images satellitaires. Ceux-ci sont destinés à imager le globe entier environ tous les 16 jours avec une taille de pixel d’environ 30×30 mètres. Les résultats de l’étude montrent que ces données devraient permettre de détecter les changements de l’écosystème au fur et à mesure qu’ils se produisent. « Notre étude aidera à déterminer de manière efficace et fiable les changements dans la composition de la communauté végétale par satellite dans un avenir prévisible. Cela facilitera des campagnes de terrain ciblées pour évaluer les causes et les conséquences des changements de l’écosystème, permettant aux parties prenantes de réagir en temps voulu », déclare Anna Schweiger. Selon Schweiger, la surveillance mondiale de la biodiversité, presque en temps réel, est désormais à portée de main.
Diversité bêta végétale à travers les biomes capturée par spectroscopie d’imagerie, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-30369-6