À la recherche de solutions – l’acoustique à l’avant-garde pour mesurer la santé des écosystèmes dans les nouveaux mécanismes de crédit de biodiversité « Carbon Pulse

Selon l’industrie, l’utilisation de dispositifs de surveillance acoustique pour collecter des données sur la santé des écosystèmes en fonction des bruits de différents animaux vivant dans une zone est un moyen puissant et rentable de mesurer la biodiversité et devrait être l’une des principales méthodes de collecte de données dans les nouveaux systèmes de crédit pour la biodiversité. sources.

Le domaine de la « bio-acoustique » – qui utilise les sons émis par les animaux pour mieux comprendre la faune et la flore d’un paysage – existe depuis de nombreuses décennies, mais ce n’est qu’avec les progrès plus récents de l’intelligence artificielle (IA), de l’apprentissage automatique. (ML) et le traitement/stockage des données qu’il a développé pour devenir un moyen évolutif de suivre la biodiversité.

Placer de petits dispositifs acoustiques sur des points isolés d’un paysage permet aux écologistes d’enregistrer la multitude de sons des nombreux animaux qui y vivent, qu’ils peuvent ensuite alimenter dans des modèles d’IA pour détecter automatiquement où et quand des espèces particulières se produisent dans un ensemble de données complet en utilisant leurs caractéristiques spécifiques. signatures acoustiques.

« L’acoustique est un formidable ensemble de données, car la plupart des espèces font du bruit… c’est un moyen incroyable de pouvoir évoluer et de réellement suivre ce qui se passe avec la biodiversité du point de vue de la présence, de la santé de l’écosystème et du comportement », a déclaré Chrissy Durkin, vice-présidente. de croissance et d’impact chez Rainforest Connection.

Grâce à une analyse de données plus avancée et à l’agrégation de sons similaires, les scientifiques peuvent mieux comprendre comment les animaux utilisent les écosystèmes – si les espèces reviennent lorsque les paysages sont restaurés, si elles s’y reproduisent ou si elles ne font que passer, a-t-elle déclaré à Carbon Pulse.

En conséquence, la bioacoustique est un excellent moyen de mesurer la biodiversité pour les mécanismes de crédit de biodiversité et constitue une forme de mesure beaucoup plus rentable et évolutive que la réalisation d’enquêtes par points d’écoute sur le terrain, par exemple, a déclaré Durkin.

L’organisation à but non lucratif a initialement utilisé l’acoustique comme outil pour détecter les menaces d’exploitation forestière illégale dans les forêts tropicales, développant ainsi la technologie nécessaire pour détecter les bruits des tronçonneuses. Depuis, on a réalisé le pouvoir de l’acoustique pour mieux comprendre la santé des espèces.

La combinaison de ces données acoustiques avec d’autres méthodes de surveillance telles que les pièges photographiques et l’ADN environnemental (ADNe), ainsi que des informations sur les facteurs environnementaux et climatiques, permet aux scientifiques de dresser un tableau nuancé de la façon dont un écosystème évolue au fil du temps et de sa réponse à la restauration. efforts, par exemple.

Aucune technologie ou méthode de collecte de données ne doit être utilisée pour mesurer l’évolution de la biodiversité au fil du temps, car chacune présente ses avantages et ses inconvénients, mais la bioacoustique doit plutôt être utilisée en conjonction avec d’autres méthodes de collecte complémentaires telles que les caméras et l’ADNe, en fonction sur l’écosystème en question et les objectifs scientifiques, ont indiqué des sources.

MÉTHODOLOGIES

La dernière version de la méthodologie de crédit PV Nature de la Fondation Plan Vivo, développée en partenariat avec Pivotal, ne précise pas les types de technologies et les méthodes de collecte de données qui doivent être utilisées pour mesurer la biodiversité. Au lieu de cela, cela laisse aux développeurs de projets le choix de la meilleure approche de surveillance, a déclaré Cameron Frayling, co-fondateur de Pivotal.

Cependant, le partenariat entend approfondir ce sujet, en cohérence avec le développement en cours de PV Nature.

Plan Vivo a déclaré à Carbon Pulse : « La méthodologie PV Nature utilisera des méthodes de collecte de données numériques telles que des pièges photographiques, des images haute résolution et des moniteurs acoustiques, qui permettent aux données d’être vérifiées, auditées et contrôlées de manière indépendante ».

Les avantages de la collecte de données numériques tels que les dispositifs bioacoustiques sont qu’ils « permettent à tout membre de la communauté, technicien de terrain ou coordinateur de projet de déployer des capteurs, qui peuvent enregistrer des données à grande échelle pour une fraction du temps et du coût », a déclaré Plan. Vivo.

« Cela réduit considérablement les coûts et la complexité, mais démocratise surtout l’accès aux marchés de crédits de biodiversité. Cela signifie que ceux qui n’ont pas les moyens de s’offrir une équipe d’écologistes peuvent quand même collecter les données nécessaires à l’émission de crédits de haute qualité ».

Nature et norme carbone Plan Vivo a lancé une deuxième consultation sur PV Nature en août, qui s’est terminée le 4 septembre, après une première consultation plus tôt dans l’année.

La méthodologie utilise un pourcentage de changement par hectare et une approche basée sur les espèces pour générer des crédits de biodiversité. L’organisation prévoit également de publier des orientations sur la tarification des crédits de biodiversité d’ici un an, a rapporté Carbon Pulse plus tôt ce mois-ci.

L’évaluation initiale a montré que les prix ne seraient « pas très éloignés de la fourchette que nous observons sur les marchés volontaires du carbone, environ 20 dollars » par unité, a déclaré Keith Bohannon, PDG de Plan Vivo.

La norme Plan Vivo sur la biodiversité sera lancée plus tard cette année avec des détails sur les méthodes de collecte de données numériques, a indiqué l’organisation.

Verra, un autre standard, affirme qu’il est peu probable qu’il prescrive des technologies de surveillance spécifiques pour son Nature Framework, qui est en consultation.

« Au lieu de cela, Verra développera des critères pour des approches de surveillance appropriées. Les projets pourront probablement utiliser la bio-acoustique… pour surveiller les indicateurs sélectionnés », a déclaré un porte-parole de Verra à Carbon Pulse.

Les commentaires de la consultation et le processus pilote aideront à éclairer la décision de Verra sur le caractère prescriptif du cadre naturel concernant des mesures ou des indicateurs spécifiques, a-t-il déclaré.

Il n’existe aucun scénario dans lequel la surveillance bioacoustique ne serait pas utile pour mesurer la biodiversité, même dans les sites marins, car il s’agit d’un « moyen incroyablement rentable » de collecter un riche ensemble de données sur la biodiversité et constitue un outil puissant. outil qui peut être déployé par n’importe qui, a affirmé Frayling.

L’utilisation de l’analyse automatisée des bruits d’animaux a été récemment mise en avant par des chercheurs, dans la revue Nature Communications, pour surveiller le retour de la biodiversité dans les zones agricoles abandonnées de l’Équateur.

Le groupe de recherche Reassembly (financé par la Fondation allemande pour la recherche) a travaillé dans le nord de l’Équateur sur des pâturages abandonnés et d’anciennes plantations de cacao où la forêt est progressivement rétablie pour surveiller comment des enregistreurs sonores autonomes et l’IA peuvent reconnaître le mélange d’espèces qui reviennent dans la région.

UNE GRANDE INDICATION

Les données bioacoustiques sont un excellent outil pour mesurer la santé des écosystèmes, car de nombreuses espèces révélatrices d’un écosystème prospère sont bruyantes, comme les lémuriens endémiques de Madagascar et les primates de Tanzanie, a déclaré Durkin de Rainforest Connection.

Rainforest Connection a un projet sur le continent équatorien où la bioacoustique a été utilisée pour identifier plusieurs nouvelles espèces de grenouilles. Aux Galapagos, elle travaille avec la Fondation Charles Darwin pour identifier la présence du pinson des mangroves, une espèce en danger critique d’extinction, dont il ne reste qu’une centaine d’individus connus dans le monde.

La détection des espèces en danger critique d’extinction grâce à la bioacoustique peut être un bon indicateur d’un écosystème vraiment sain, a-t-elle déclaré.

Rainforest Connection a construit des modèles d’IA de points chauds de biodiversité dans le monde entier à l’aide de données bioacoustiques et rend ses ensembles de données accessibles au public via sa plateforme en ligne basée sur le cloud ARBIMON (Automated Remote Biodiversity Monitoring Network).

Ses ensembles de données bioacoustiques sont jusqu’à présent principalement concentrés dans les tropiques et sont répartis en Indonésie, en Malaisie, en Tanzanie, au Kenya, en Amazonie occidentale, dans les forêts nuageuses équatoriennes, au Panama, dans le Yucatan au Mexique et à Porto Rico, a déclaré Durkin.

L’effort d’enregistrement des données est encore loin de permettre à toutes les espèces du monde d’être enregistrées avec des signatures acoustiques spécifiques dans les modèles d’IA, mais le modèle a la capacité de signaler tous les sons qu’il ne reconnaît pas et est constamment amélioré et complété, a-t-elle expliqué. .

Frayling de Pivotal a souligné l’importance d’utiliser un contrôle de qualité humain lors du déploiement de l’IA et du ML, afin de détecter toute erreur et d’améliorer le modèle avec de nouveaux sons non encore enregistrés.

Des milliers de scientifiques utilisent jusqu’à présent la plateforme ARBIMON pour stocker, gérer et analyser leurs ensembles de données acoustiques, et Rainforest Connection travaille également avec Google.org – la branche philanthropique du géant de la technologie Google – pour rendre l’ensemble de données acoustiques plus largement accessible au public. communauté scientifique, a déclaré Durkin.

Exemple de spectrogramme pour les bruits d’animaux, fourni par Pivotal

LIMITES

Il existe cependant des limites à l’utilisation des données bioacoustiques pour suivre la santé des écosystèmes, telles que l’incapacité de surveiller les espèces non bruyantes ou celles qui ne vocalisent pas de manière cohérente, comme les grands félins et les micro-organismes.

Certaines espèces d’oiseaux peuvent également perturber complètement les modèles d’IA en imitant d’autres espèces dans leurs cris, c’est pourquoi des experts humains sont nécessaires pour vérifier les données bioacoustiques, a souligné Frayling.

Il est important de placer des capteurs à haute densité dans une zone mais « à au moins plusieurs centaines de mètres les uns des autres » pour éviter les chevauchements sonores, a déclaré Durkin.

Le nombre de capteurs requis varie en fonction de la question scientifique à laquelle vous souhaitez répondre et de l’écosystème en question, mais en général, les capteurs peuvent être placés stratégiquement à des endroits, de sorte que des modèles d’enquête statistique peuvent être utilisés pour extrapoler au-delà de la zone directe étudiée et faire des estimations. , dit-elle.

Par exemple, « on peut estimer qu’une espèce occupant une zone particulière vivra également dans une autre zone similaire exposée aux mêmes facteurs environnementaux et climatiques, sans avoir de capteurs au sol », a-t-elle expliqué à Carbon Pulse.

NOUVEAU MATÉRIEL

De nouveaux matériels et logiciels sont également en cours de développement dans le domaine de la bioacoustique, à mesure que l’intérêt pour le crédit à la biodiversité augmente.

Pivotal travaille avec la société suédoise de conception et d’ingénierie acoustique Above pour améliorer le matériel de bio-acoustique et rendre la technologie plus abordable et utile pour une gamme d’environnements.

L’entreprise teste actuellement un nouveau dispositif acoustique alimenté par batterie avec quatre microphones intégrés, qui sera adapté aux applications terrestres, et a l’intention de fabriquer de futurs dispositifs qui pourront également être déployés sous l’eau dans des environnements marins, a déclaré Frayling.

Ces appareils ont à peu près la taille d’un poing et peuvent être fixés stratégiquement à un arbre, un poteau ou une structure similaire.

L’objectif de Pivotal est toujours d’améliorer la collecte de données fondées sur des preuves. L’entreprise espère donc que le nouveau dispositif bioacoustique sera utilisé dans de nombreux projets de crédit à la biodiversité à venir. Il est également possible que l’appareil intègre un GPS et des enregistrements de temps pour permettre une meilleure traçabilité des données, a-t-il déclaré.

Lorsqu’il s’agit d’un échantillonnage efficace de données pour la bioacoustique, il est toujours préférable d’avoir un échantillonnage à plus forte densité sur des périodes plus courtes (en utilisant des appareils petits et relativement peu coûteux, alimentés par batterie) qu’un échantillonnage à plus faible densité sur des périodes plus longues, a déclaré Frayling. .

« La version la plus coûteuse de la bioacoustique consiste à disposer d’un capteur laissé de côté sur le terrain et d’une sorte de transmission quotidienne ou régulière vers une sorte de base. C’est très gourmand en énergie et coûteux, et sera donc inabordable pour la plupart et ne fournira pas nécessairement de meilleures données », a-t-il déclaré.

SONS SOUS-MARINS

Récent recherche a montré que les changements de température des océans dus au changement climatique pourraient avoir un impact sur la façon dont le son se propage sous l’eau et, dans certains cas, lui permettre de voyager beaucoup plus loin, ce qui pourrait avoir des implications pour la collecte de données acoustiques marines.

Des chercheurs de l’Institut royal néerlandais pour la recherche maritime à Texel ont découvert que les eaux de surface plus froides émergeant dans l’océan Atlantique Nord en raison du changement climatique ouvriraient un « canal sonore », permettant aux sons de voyager beaucoup plus loin et produisant une multiplication par cinq des effets sous-marins. saine si les émissions modérées de carbone se poursuivent.

Cela pourrait permettre une collecte de données acoustiques plus efficace et plus répandue dans les environnements marins, mais pourrait également poser un problème pour de nombreuses espèces marines, en particulier les baleines, qui dépendent du son pour communiquer, trouver des partenaires et détecter des proies.

Par Bryony Collins – bryony@carbon-pulse.com