La diversité fonctionnelle des plantes est très dynamique dans le temps et fluctue considérablement. Elle est influencée par les cycles saisonniers et les périodes humides-sèches et varie selon les régions. Telles sont les conclusions de chercheurs de l’Université de Leipzig, de l’Université de Fribourg et de l’Université d’Aarhus au Danemark.
Une équipe de recherche dirigée par l'écologiste Daniel Mederer de l'université de Leipzig a analysé plus de 4 000 images satellite prises à divers endroits dans le monde entre juin 2022 et septembre 2024. Leur étude est publiée dans la revue Communications Terre et Environnement.
« Nous voulions savoir quelle est l'ampleur des changements temporels dans la diversité fonctionnelle dans différentes régions de la Terre et si des méthodes simples de collecte de données peuvent fournir les informations dont nous avons besoin. Grâce à une nouvelle série chronologique d'images du satellite EnMAP et à l'utilisation de l'intelligence artificielle pour l'analyse des données, cela est désormais possible pour la première fois », explique Mederer, qui mène des recherches à l'Institut des sciences du système terrestre et de télédétection.
Un seul instantané, note-t-il, ne suffit pas pour capturer et comprendre la biodiversité dans toutes ses dimensions. En combinant l’analyse d’images satellite avec l’IA, les chercheurs ont acquis des connaissances sur les modèles de biodiversité mondiale qui ne seraient pas possibles avec les méthodes traditionnelles.
Si les nouvelles technologies ne peuvent pas remplacer les approches établies, Mederer ajoute qu’elles offrent un complément précieux pour mieux comprendre les écosystèmes.
Les chercheurs ont utilisé des algorithmes d’IA pour dériver les caractéristiques des plantes à partir des scènes satellites. Sur la base de ces traits, ils ont ensuite calculé des mesures quantitatives de la diversité fonctionnelle, c'est-à-dire les différents rôles et caractéristiques des plantes au sein d'un habitat.
Leur objectif est de rendre les cartes de diversité fonctionnelle des plantes aussi fiables que possible. Ceci est important, entre autres, pour les modèles globaux et pour la surveillance des écosystèmes dans le contexte du changement climatique, car ces produits peuvent être utilisés comme critères de décision, explique Mederer.
« Ensuite, nous prévoyons d'améliorer la résolution spatiale des scènes du satellite EnMAP à l'aide d'un algorithme de netteté des images afin de pouvoir également capturer les différences à petite échelle », ajoute-t-il. Cela nous permettrait de représenter avec encore plus de précision les changements dans la diversité fonctionnelle des plantes », souligne Mederer.
Jusqu'à présent, la résolution spatiale des images satellite était de 30 mètres. Pour cette raison, les chercheurs ont observé des changements dans la diversité fonctionnelle à l’échelle du paysage plutôt qu’à l’échelle des plantes individuelles.
De plus, la disponibilité des données n’était pas cohérente dans toutes les régions du monde. Par exemple, l’équipe n’a pas pu analyser les biomes de la toundra et de la forêt boréale car il n’y avait pas suffisamment de scènes EnMAP disponibles pour ces zones.
Les nuages se sont également révélés problématiques, car ils masquent souvent la végétation au cours de nombreuses saisons, note Mederer. De plus, les chercheurs n’ont pas pu obtenir d’informations sur les caractéristiques du sous-étage ou sur les caractéristiques des plantes qui ne sont pas visibles dans le couvert végétal.
