La gestion des données en écologie des communautés végétales : l exemple de Phytobase

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1 Journée Bases de Données Besançon 21 mars 2013 La gestion des données en écologie des communautés végétales : l exemple de Phytobase François Gillet Université de Franche-Comté CNRS UMR 6249 Chrono-environnement francois.gillet@univ-fcomte.fr

2 La végétation, support de la biodiversité et des activités humaines Classification européenne des habitats basée sur la végétation (Corine Biotopes, Natura 2000) Enjeux environnementaux et socio-économiques de la dynamique de la végétation à toutes les échelles spatiales et temporelles Biodiversité (flore et faune dépendante) Biens et services des écosystèmes (agriculture, sylviculture, tourisme, régulation du climat, etc.) Effets régionaux et locaux des changements globaux (climat, gestion des écosystèmes) encore mal connus Nécessité d organiser et de partager les données générées par l observation, l expérimentation et la modélisation 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 2

3 Les données d observation des communautés végétales (relevés floristiques) Études observationnelles synchroniques Études observationnelles diachroniques Études expérimentales 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 3

4 Les bases de données de végétation en Europe et dans le monde 185 bases de données répertoriées dans le Global Index of Vegetation-plot Databases (GIVD) relevés floristiques identifiés Grande hétérogénéité de systèmes d information Faible interopérabilité Très peu de données réellement accessibles 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 4

5 Quelques bases de données de végétation en France Sophy Université d Aix-Marseille (E. Garbolino, P. de Ruffray, H. Brisse, G. Grandjouan) Garbolino et al. 2012, Biodiversity and Ecology > relevés géoréférencés (France et régions limitrophes) EcoPlant AgroParisTech-ENGREF Nancy (J.-C. Gégout et al.) ecoplant.htm Gégout et al. 2005, Journal of Vegetation Science > relevés floristiques et pédologiques (forêts, France métropolitaine) eflorasys Institut National Polytechnique de Lorraine (S. Plantureux) relevés floristiques (prairies, France et régions limitrophes) 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 5

6 Quelques bases de données de végétation en Franche-Comté Taxa & Syntaxa Conservatoire Botanique National de Franche-Comté Observatoire Régional des Invertébrés (G. Bailly) > relevés floristiques (Franche-Comté), 560 associations végétales Outils d inventaire de la flore et des habitats de Franche-Comté Phytobase Université de Neuchâtel, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne et Université de Franche-Comté (F. Gillet) id_projet=18&act=documents&id_repertoire=16428 > relevés floristiques (Jura franco-suisse, Alpes) Diagnostic phyto-écologique à plusieurs niveaux d organisation 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 6

7 Projet BioGEcoP : étude diachronique de la végétation des prairies Comparaison de relevés phytosociologiques anciens et actuels effectués dans les prairies de Franche-Comté Données CIGC et CBNFC Phytobase, TaxaSyntaxa Mauchamp et al., in prep. 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 7

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9 Phytobase 8 : une application 4D 4D v11 SQL Système de Gestion de Bases de Données Relationnelles Logiciel multi-plateforme : Mac OS X et Windows - Versions monoposte ou client-serveur Phytobase, EcoPlant et Taxa sont des applications 4D monoposte Séparation de la structure et des données Mode Développement Modélisation de la structure de la base Programmation des méthodes (langage 4D) pour effectuer des calculs et personnaliser l interface utilisateur Préparation des formulaires listes ou détaillés permettant d afficher, de saisir ou de modifier les données Compilation de la structure Mode Application Utilisation de la structure interprétée ou compilée Une structure commune pour différents fichiers de données Les fichiers de données n ont pas besoin d être convertis d une plateforme à l autre Gestion des données en utilisant une interface personnalisée 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 9

10 Structure de Phytobase Les données sont organisées dans 35 tables Des enregistrements sont associés à chaque table (stockés dans un fichier de données séparé) Chaque table comporte un certain nombre de champs, saisissables ou non Les champs liés permettent de relier dynamiquement une table à une autre table pour éviter toute redondance d information table lien champ 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 10

11 Objectifs de Phytobase Faciliter la gestion des données initiales contrôlées (relevés de terrain) Saisie, stockage, recherche, tri, consultation Importation, exportation sous forme de tableaux Organiser la représentation des données secondaires élaborées (calculées à partir des relevés) Diagnostic écologique (valeurs écologiques indicatrices, indices de diversité, valeur pastorale, etc.) Diagnostic synsystématique et syntaxonomique (rattachement à des unités de végétation connues, définition de nouvelles unités, mesures de fréquence et de fidélité) Contrôle de l homogénéité des unités de végétation 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 11

12 Un outil de gestion des données de la phytosociologie synusiale intégrée Gillet et al. 1991, Candollea 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 12

13 Organisation des données Relevés phytosociologiques selon niveaux d organisation imbriqués Synusies = communautés végétales élémentaires arborescentes A, arbustives B, herbacées H et muscinales M Phytocénoses = complexes de synusies végétales Unités typologiques Syntaxons élémentaires = types de synusies Cœnotaxons élémentaires = types de phytocénoses Catalogues de référence Idiotaxons élémentaires = espèces, sous-espèces, variétés, stades de développement (A, B, H) Nomenclature Flora Europaea, Flora Helvetica, Flora Indicativa ou BDNFF 2003 Valeurs écologiques indicatrices, traits fonctionnels, etc. Classes, Ordres, Alliances : unités de classification des synusies CATMINAT : selon référentiel baseveg baseflor de Julve 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 13

14 Formulaire liste de la table [SYNUSIE] 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 14

15 Formulaire détaillé de la table [SYNUSIE] 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 15

16 Classification automatique d un relevé 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 16

17 Diagnostic phyto-écologique d un relevé 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 17

18 Formulaire détaillé de la table [SYNTAXON] 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 18

19 Formulaire détaillé de la table [PHYTOCENOSE] 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 19

20 Formulaire détaillé de la table [COENOTAXON] 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 20

21 Importation de relevés à partir d un tableau 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 21

22 Catalogue des espèces 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 22

23 Difficultés liées aux bases de données actuelles Diversité et évolution des solutions informatiques Beaucoup d applications web à l ergonomie déficiente Solutions propriétaires à diffusion restreinte (Access, 4D ) ou non structurées en bases de données (Excel!) Diversité et évolution des référentiels nomenclaturaux Correspondances imparfaites entre les noms et les codes des taxons selon pays et flores de référence Difficulté de mise à jour des catalogues de référence (taxons et syntaxons) et de leur effet en cascade sur les données existantes Manque de moyens dans les universités pour le développement et la maintenance 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 23

24 Besoins et perspectives Les besoins pour l avenir Accessibilité des données brutes à l ensemble de la communauté scientifique (gestion des droits d accès) Échange et compatibilité des données (interopérabilité) Une plateforme web commune centralisée : serveur de données Des applications spécialisées et décentralisées Futurs développements de Phytobase Adapter le corpus pour favoriser les échanges de données et la mise à jour des catalogues de référence Développer des liens directs ou indirects avec les SIG Développer une interface web avec un serveur de données centralisé 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 24

25 Architecture possible d un réseau de bases de données Serveur de données Relevés floristiques Référentiels nomenclaturaux (taxons et syntaxons) Traits fonctionnels des plantes Phytobase Taxa EcoPlant eflorasys Turboveg 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 25

26 Une nécessaire collaboration régionale, nationale et internationale Harmoniser et centraliser les données European Vegetation Survey (EVS) : groupe de travail de l IAVS (International Association for Vegetation Science) European Vegetation Archive (EVA) : an initiative of European Vegetation Survey aimed at establishing and maintenance of a single data repository of vegetation-plot observations from Europe and adjacent areas and to facilitate the use of these data for non-commercial purposes, mainly academic research and applications in nature conservation and ecological restoration Rendre interopérables les applications spécialisées Développement conjoint de Phytobase (UFC) et de Taxa-Syntaxa (CBNFC-ORI) Concertation avec les initiatives régionales et nationales Opportunités locales (OSU THETA, Zone Atelier Arc Jurassien ) 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 26

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28 La triade méthodologique : pas de science écologique sans observations! Hypothèses Déduction Induction Vérification Tests indirects Modèles théoriques de la dynamique des populations, des communautés, des écosystèmes et des paysages Modèles empiriques des habitats potentiels des espèces Modélisation Validation Calibration Tests directs Expérimentation Essais de scénarios de gestion des écosystèmes Observation Description de la diversité biologique Typologie et inventaire des populations et des communautés Bases de données Monitoring 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 28

29 Modèles de niche et prévision de l aire potentielle des espèces Zimmermann et al., inédit 21/03/2013 Swiss Forest Vegetation Database B2: ~+3.3 C A1: ~+6.0 C Journée Bases de Données - F. Gillet 29

30 Migration en altitude des espèces végétales forestières en France Probabilité de présence +37 m/décade*** (n = 115) +9 m/décade (n = 56) Modèle : +80 m/décade Altitude Lenoir et al EcoPlant, Sophy 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 30

31 Interface graphique de Taxa 21/03/2013 Journée Bases de Données - F. Gillet 31