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| Étude de cas Google Earth Actions publiques | |
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Recherches environnementales sur les pins à cônes épineux des Montagnes Rocheuses
On dit que les arbres sont des hommes imparfaits et qu'ils déplorent leur emprisonnement quand ils sont enracinés dans le sol. Mais ils ne m'ont jamais paru comme ça. Je n'ai jamais vu un arbre mécontent.
- John Muir
RésuméDepuis l'époque de Charles Darwin, les biologistes ont tenté de représenter l'incroyable diversité biologique de notre planète sur des cartes qui véhiculent à la fois des informations pertinentes et une échelle réaliste. Au cours de ces dernières années, ce défi s'est transformé en une recherche de plates-formes de cartographie qui servent à informer le public, sont facilement accessibles aux scientifiques débutants comme chevronnés et sont assez puissantes pour suivre et afficher des données biologiques. Notre recherche se concentre sur l'écologie de la population des vieux pins à cônes épineux de la chaîne des Montagnes Blanches en Californie. Nous avons découvert que Google Earth était un outil important à la fois pour accélérer le travail quotidien sur le terrain et pour informer le public de nos projets. Google Earth a facilité le partage des données spatiales au sein de notre équipe ainsi que la visualisation rapide de ces données sur une vue aérienne. De plus, Google Earth nous a permis de découvrir les principaux modèles écologiques des forêts de pins à cônes épineux.
Introduction
Morts ou vivants, les pins à cônes épineux constituent d'importantes ressources pour les scientifiques. (Crédit photo : George Grossman) Agrandir l'image En 1953, plusieurs arbres de plus de 4 500 ans ont été découverts dans la zone du "bosquet de Mathusalem" par le biologiste Edmund Schulman. D'autres arbres encore plus vieux, non repérés, existent probablement dans la chaîne. Pour de nombreux scientifiques, l'attribut le plus intéressant des pins à cônes épineux n'est pas leur grand âge mais la persistance de leur bois mort. Grâce à une croissance lente dans une chaîne de hautes montagnes à climat sec, le bois du pin à cônes épineux est extrêmement dense et rempli de résine. Il peut donc rester sans se décomposer sur le sol jusqu'à 10 000 ans après sa mort. Depuis plus de 50 ans, des chercheurs du Laboratoire de recherche Tree-Ring de l'Université d'Arizona, entre autres, se servent des anneaux de ces troncs d'arbres pour étudier les changements climatiques du présent et du passé. En 2004, nous avons commencé un projet (basé au Département d'écologie et de biologie évolutionniste de l'UC Santa Cruz) pour mieux comprendre l'écologie de la population des pins à cônes épineux. Ce projet vise plus précisément à étudier comment certains vieux bosquets de pins à cônes épineux ont grandi ou rétréci au cours de ces derniers millénaires et comment ces populations peuvent réagir face à un changement climatique. À cette fin, nous étudions plusieurs pins à cônes épineux d'âges variés dans la chaîne des Montagnes Blanches ; nous étudions aussi tous les aspects de la production de cônes et du développement du bois. L'un des plus grands défis de la recherche scientifique sur le terrain dans un environnement de montagnes accidentées est de repérer les sites intéressants, trouver comment s'y rendre et communiquer ces informations à une équipe. Avant la mise à jour des images des Montagnes Blanches sur Google Earth, obtenir une vue aérienne montrant clairement des pins à cônes épineux individuels sur une grande région était difficile et coûteux. Cependant, grâce aux images actuelles de Google Earth, nous pouvons distinguer les arbres les uns des autres, identifier clairement les principaux types de roches et savoir si les arbres sont plutôt dans des bosquets touffus ou solitaires.
Notre mise en œuvre du format KMLNous avons fourni un fichier KML contenant plusieurs types d'informations différentes pour les autres scientifiques, les enseignants et le grand public.
Notre fichier KML montre des photos de certains de nos arbres et explique notre utilisation de ces informations au quotidien. Agrandir l'image La première rubrique, intitulée "For Travelers" (Pour les voyageurs), fournit des repères sur les principaux sites touristiques comme le terrain de camping et le centre d'informations. La deuxième rubrique, "Learn About the Bristlecone Pine" (En savoir plus sur le pin à cônes épineux), est une visite pédagogique de l'écosystème des pins à cônes épineux. Ici, les parties intéressées peuvent en savoir plus sur la découverte des pins à cônes épineux et sur la dendrochronologie. Elles peuvent également étudier les différences entre les bosquets de pins à cônes épineux et explorer la limite forestière supérieure. Il s'agit d'un bon exemple d'utilisation d'un fichier KML pour transmettre de nombreuses informations sur l'histoire naturelle d'une espèce. La troisième rubrique, "A Week of Field Research" (Une semaine de recherches sur le terrain) détaille une semaine remplie de travaux sur le terrain avec notre équipe et montre l'importance de Google Earth dans notre activité quotidienne. Ici, nous fournissons des infos pratiques avec des liens vers plusieurs images de nos arbres, nous montrons le trajet d'une collecte botanique et nous donnons un descriptif de la chaîne des pins à cônes épineux en Californie, au Nevada et dans l'Utah. Enfin, la dernière section traite de la Station de recherche des Montagnes Blanches. Les utilisateurs peuvent explorer les quatre sous-stations et trouver des liens vers certains des nombreux projets étudiés.
Application de Google Earth au sein de notre programme de rechercheCliquez sur la vidéo pour voir quelques projections cartographiques du sud de la chaîne des Montagnes Blanches. À mesure que notre projet prenait forme, nous avons commencé à utiliser Google Earth tous les jours pendant la saison des recherches. Notre stratégie de base est de conserver un fichier KML "maître" de tous les points ou sentiers que nous suivons, avec des milliers d'arbres particuliers. Tous les membres de notre équipe ainsi que d'autres personnes de la station de recherche peuvent y avoir accès. Une amélioration récente a consisté à relier chaque point à une photo de l'arbre pour faciliter son identification. Pour ce faire, nous créons d'abord un fichier texte avec une liste de noms d'arbres, les coordonnées satellites, les noms des images et les données associées à chaque arbre (comme son âge, le nombre de cônes, etc.). Nous utilisons ensuite un script PHP qui crée un fichier KML avec des repères sur l'emplacement de chaque arbre. Chaque repère contient une bulle avec la photo et les données associées à l'arbre. L'avantage de ce système, par rapport aux plates-formes SIG traditionnelles, est sa simplicité d'utilisation par différentes personnes, dont les étudiants et les bénévoles. De plus, l'utilisation de fichiers KML nous permet d'échanger facilement les données entre les systèmes d'exploitation Mac et PC. Ils autorisent également une certaine souplesse pour imprimer des cartes et des photos ainsi que pour transférer notre nombre croissant de points de cheminement depuis et vers les différents GPS. Par exemple, le matin, avant de partir sur le terrain, nous pouvons utiliser ce fichier KML maître pour imprimer la carte des points d'étude représentant un jour de travail pour plusieurs personnes tout en téléchargeant en même temps les coordonnées d'un transect sur les GPS pour une autre équipe. Le soir, toutes les nouvelles données qui ont été recueillies peuvent être téléchargées et saisies dans ce KML pour que nous puissions organiser le travail du lendemain.
Quelques exemples d'utilisation du systèmeCliquez sur la vidéo pour voir comment nous utilisons Google Earth dans la documentation des transects. 1. Organisation des transects : L'un des curieux aspects de la biologie du pin à cônes épineux est qu'il y a très peu d'arbres jeunes dans les bosquets constitués de vieux arbres ou d'arbres morts. Les graines du pin à cônes épineux peuvent uniquement germer et survivre une année tous les cinquante ans et ce, uniquement dans certaines régions. Par conséquent, une partie de notre projet consiste à faire des "marches de collecte botanique" (transect) dans des forêts de pins à cônes épineux à différentes altitudes, sur différents versants et substrats, ainsi qu'à mesurer tous les petits arbres situés à 20 mètres de l'endroit où l'observateur marche. Cette méthode d'échantillonnage des jeunes arbres nous permettra de déterminer les conditions requises pour la germination et la survie des cônes épineux. Nous avons d'abord utilisé Google Earth dans cette partie du projet pour identifier des régions intéressantes. La vidéo montre un exemple de transect à une altitude de 3 120 à 3 210 mètres, traversant des types de roches en granit et en dolomite (d'autres transects ont été faits à différentes altitudes, sur d'autres versants et sur des types de roches variés). Ce chemin faisait environ 1,5 kilomètre sur Google Earth, ce qui représente à peu près la distance que notre équipe pouvait couvrir sur une journée de 8 heures. Avant de nous rendre dans cette zone, nous avons d'abord étudié le chemin à l'aide de la fonction inclinaison de Google Earth pour nous assurer qu'il ne traversait pas des zones instables et trop raides pour être sûres. Nous avons également imprimé plusieurs vues aériennes pour que les différents membres de l'équipe puissent localiser la zone. Nous avons ensuite enregistré le fichier au format KML et utilisé MacGPS Pro pour exporter ce chemin vers plusieurs GPS Garmin. Sur le terrain, nous pouvions suivre grossièrement ce chemin sur les GPS tout en faisant des recherches et en prenant des mesures de tous les petits arbres à 20 mètres de la ligne médiane. Pendant le recueil des données de la journée, nous avons enregistré la localisation de chaque arbre et nous avons utilisé la fonction de suivi du GPS pour enregistrer le transect sur lequel nous marchions (qui varie légèrement de celui affiché sur Google Earth). À notre retour, nous avons directement téléchargé dans Google Earth le chemin sur lequel nous avions marché et nous nous sommes servis de notre script PHP pour associer les repères aux photos et aux données. Par conséquent, nous pouvons cliquer sur chaque repère pour avoir l'image de l'arbre et voir les données correspondantes (par ex. : âge estimé, hauteur, diamètre à la base et état de reproduction). Ainsi, si nous voulons revenir sur un arbre particulier de ce transect, les membres de l'équipe peuvent cliquer sur le point, obtenir l'image de l'arbre et retourner à cet endroit. Cliquez sur la vidéo pour voir certains de nos arbres isolés et l'un de nos sites d'étude accueillant plusieurs centaines d'arbres. 2. Repérage des arbres isolés : Une autre partie du projet consiste à étudier les modèles de croissance et la production de cônes sur des arbres qui poussent au moins à 50 mètres de tous les autres pins à cônes épineux par opposition à ceux situés dans des bosquets touffus. Nous avons d'abord utilisé Google Earth pour découvrir des arbres isolés, puis pour mesurer la distance entre ces arbres et les autres. Ces derniers sont suivis dans notre fichier KLM maître et reliés à des photos et à des données sur notre base de données en ligne. 3. Suivi individuel des arbres d'un groupe : Une partie centrale du projet concerne le vieillissement d'un ensemble d'arbres pluri-centenaires morts et vivants d'un groupe. Nous devons documenter plusieurs centaines de points sur une petite zone et faire en sorte que chaque point soit associé à un nombre et à une photo d'identification unique. À mesure que nous continuons d'étudier chaque région, le nombre de points augmente quotidiennement. Nous gardons la liste des points sur notre fichier KML maître et, de la même manière, les points sont reliés à une image de notre base de données en ligne. Si une question concernant les données ou l'âge d'un arbre en particulier survient, nous pouvons cliquer sur le point pour obtenir l'image de l'arbre, charger ce point vers notre GPS et revenir sur le site.
Conseils et leçons apprisesGoogle Earth a facilité le travail quotidien de notre équipe sur le terrain. Il permet de suivre une quantité importante de données spatiales de telle sorte que celles-ci soient accessibles par un grand nombre de personnes d'horizon différent. Voici quelques-unes des leçons que nous avons apprises :
Pour résumer, si vous êtes novice dans les programmes de cartographie sur ordinateur, vous ne trouverez pas de méthode de gestion et de partage de vos données spatiales plus simple que celle-ci. Autrement, pour ceux qui connaissent les plates-formes SIG plus traditionnelles, je recommande d'essayer Google Earth pour accélérer l'affichage et le partage de vos données.
LiensTélécharger ici le fichier KMLExcellente référence : The Bristlecone Book: A Natural History of The World's Oldest Trees de Ronald M. Larner
AuteursAdelia Barber, Étudiante en doctorat d'écologie et biologie évolutionniste à l'Université de Californie à Santa CruzCes recherches ont été rendues possibles grâce à : Daniel Doak (Professeur, Université du Wyoming), Tom Harlan (Université d'Arizona), George Grossman, Keren Crum, Marcos Grabiel, Nathan Diem, Elizabeth Hooshiar, Jeff Garcia, Colin Maher, Leonard Miller, Daniel Nagy, le STEPS Institute et la National Science Foundation.
ContactAdelia Barber, adelia@biology.ucsc.edu |
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