Traces GPS et suivi des déplacements d'animaux


Ce billet contient des liens et des ressources d'une part pour comprendre l'intérêt de suivre les déplacements d'animaux par GPS et d'autre part pour donner accès aux données et aux applications qui permettent de les étudier.


I) Pourquoi tracer les déplacements d'animaux ?

Comme le souligne Farid Benhamou qui s'est intéressé à la géographie et à la protection du loup, « l'amélioration fulgurante des techniques de traçage ces dernières décennies - du suivi radio à l'usage de satellites - a permis non seulement d'améliorer les connaissances mais souvent de revoir totalement les hypothèses de départ sur le comportement de certains animaux ». 

Dans leur atlas Where the Animals Go. Tracking wildlife with technology in 50 maps and graphics, James Cheshire et Oliver Uberti dressent la carte des déplacements des animaux sauvages dans le but de mieux les protéger. Pour en savoir plus : « Des GPS pour suivre les animaux à l’Atlas » (Libération).

Le journal Le Monde a consacré en 2018 une série de six épisodes à la vie secrète des animaux qui peuvent désormais être suivis dans tous leurs déplacements grâce à des appareils GPS :

Entre mars et juin 2018, une renarde femelle a été suivie par le satellite Argos du Spitzberg (archipel du Svalbard, Norvège) à l'île d'Ellesmere (Nunavut, Canada)  sur une distance cumulée de 3506 km. Il s'agit du plus long déplacement jamais enregistré pour un renard arctique (Polar Research).

« Where the animals go: wildlife tracking secrets revealed » (The Guardian). Le géographe Dr James Cheshire et le designer Oliver Uberti nous emmène à l'avant-garde de la révolution du suivi des animaux, cartographiant les mouvements des animaux sur terre, dans les airs et sur mer - des jaguars insaisissables du Pérou à l'activité des fourmis dans une colonie.

« GPS, drones, radars… au service de la vie sauvage ! » (France Culture).

Le suivi ne concerne pas que les grandes migrations de la faune sauvage. Il prend en compte de plus en plus la présence et les déplacements d'animaux en milieu rural et urbain. Il s'agit de réinterroger la relation homme-nature en mettant en avant nos proximités spatiales avec les animaux. 

Jean Estebanez, Emmanuel Gouabault & Jérôme Michalon (2013). « Où sont les animaux ? Vers une géographie humanimale », Carnets de géographes.

Il arrive que ces données soient utilisées à d'autres fins que l'observation scientifique. Photographes, pêcheurs ou simples touristes mettent parfois en danger des animaux en piratant les balises qui servent normalement à les suivre à des fins de recherche scientifique :
  • Le "cyberbraconnage", une menace pour les animaux (Géo).
  • Cyberbraconnage : les braconniers piratent les balises GPS des animaux (dessin humoristique de Ben).
  • Pour le site Anti-Tech Resistance, l'Internet des animaux renvoie à un rêve scientiste de contrôle total de la nature.
Un article publié sur GisLounge Big data and animal migration montre au contraire l'intérêt des données géospatiales pour assurer un suivi non invasif des déplacements d'animaux. Une résolution plus élevée des données permet une cartographie détaillée du comportement animal. Les chercheurs ont ont pu démontrer par exemple que les chauves-souris frugivores en Egypte pouvaient créer des cartes cognitives détaillées similaires à la façon dont les humains naviguent dans leurs zones de déplacement.


II) Accès à des études et des exemples d'applications

a) Suivi d'animaux marins

Migratory Connectivity in the Ocean (MiCO) est une carte interactive visualisant les migrations mondiales de plus de 100 espèces d'oiseaux, de mammifères, de tortues et de poissons. L'objectif de cette carte est de rassembler les connaissances sur les routes migratoires et les habitats interconnectés des espèces marines, telles que les mammifères marins, les oiseaux de mer, les tortues marines et les poissons, afin de soutenir les efforts mondiaux de conservation. La carte MiCO est le fruit de la synthèse de décennies de données sur les déplacements des animaux, issues de plus de 1 300 études scientifiques publiées entre 1990 et 2017. 

Ocearch Shark Tracker permet de suivre la trace GPS de différentes espèces de requins. On peut ainsi comparer leurs traces de navigation. Avec parfois des artefacts liés à la rupture de signal GPS ! 


Obis-Seamap suit la répartition des animaux marins dans le monde. Voir notamment la migrations du sterne arctique.

Le projet SAT-NC (Suivi Argos des Tortues de Nouvelle-Calédonie) a été développé avec l'objectif d'identifier les principales routes migratoires et sites d'alimentations utilisés par les tortues d'origine calédonienne.

Migration des tortues vertes dans l'ouest de l'océan Indien :
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982220307739

Carte des itinéraires suivis par les tortues marines dans l'Atlantique tirée de l'ouvrage "Tracking Wildlife With Technology in 50 Maps and Graphics" de James Cheshire et Oliver Uberti (2017)
https://www.reddit.com/r/MapPorn/comments/72hsr6/map_of_sea_turtle_routes_around_the_atlantic_from/

Une équipe de chercheurs, en lien avec le projet MiCO (Migratory Connectivity in the Ocean), a conduit une analyse sur plus de 1000 traces de tortues marines afin de mettre en évidence leurs réseaux et connexions inter-océaniques et souligner la nécessité de fournir des efforts à l'échelle internationale pour leur conservation. A suivre sur le compte Twitter @ExploreMiCO.



L'Université arctique de Norvège dirige le projet Whaletrack qui vise à cartographier différents aspects du comportement migratoire des baleines à bosse pendant et après leur arrivée sur la côte et les fjords du nord de la Norvège. Voir la carte de synthèse de leurs itinéraires en 2015-16 et 2018.
http://en.uit.no/prosjekter/prosjekt?p_document_id=505966


Une baleine à bosse mâle aurait parcouru une distance record de 13 046 km entre l’Océan Pacifique et l’Océan Indien. Un comportement inhabituel qui semble témoigner d’une adaptation aux modifications des conditions climatiques. Pour observer le comportement migratoire des baleines à bosse, les chercheurs se sont appuyés sur les données d’Happywhales, une plateforme en ligne sur laquelle sont répertoriées des photos de nageoires caudales.

Carte illustrant les différentes routes de migration des baleines par WWFwhales.org. Un  rapport du WWF auquel a contribué Globice fournit le premier aperçu vraiment complet des migrations de baleines et des menaces auxquelles elles sont confrontées dans tous les océans, soulignant comment les impacts cumulés de la pêche industrielle, des collisions avec des navires, de la pollution, de la perte d'habitat et du changement climatique créent une situation dangereuse et parcours du combattant parfois fatal pour les espèces marines. La protection des corridors bleus appelle à une nouvelle approche de conservation pour faire face à ces menaces croissantes et sauvegarder les baleines, grâce à une coopération renforcée des niveaux local, régional et international. Il est particulièrement urgent de s'engager avec les Nations Unies, qui devraient finaliser les négociations sur un nouveau traité pour la haute mer (zones au-delà de la juridiction nationale)* en mars 2022.

Carte des corridors bleus empruntés par les baleines (source : WWFwhales.org)



Carte animée montrant une baleine bleue suivie par GPD et cherchant à éviter les navires tout en essayant de se nourrir. Les données de la carte proviennent d'un projet de recherche visant à définir des zones prioritaires pour la conservation du rorqual bleu.
https://twitter.com/simongerman600/status/1358099479770103813

Protecting blue corridors Report (WWF) visualise les traces satellites de 845 baleines migratrices dans le monde. Le rapport décrit comment les baleines sont confrontées à des menaces multiples et croissantes dans leurs habitats océaniques – les zones où elles se nourrissent, s'accouplent, donnent naissance et allaitent leurs petits – et le long de leurs autoroutes de migration, ou « couloirs bleus ».

L'association Globice étudie chaque année les dauphins et les baleines à la Réunion. Les données cartographiques sont publiées sur le système d’information Milieu Marin en Océans Indien et Austral. En partenariat avec l’Office Français de la Biodiversité (OFB) et la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Globice a déployé en août 2022 la seconde phase du programme scientifique MIROMEN II (Migration Routes of Megaptera novaeangliae) dont l’objectif est le suivi satellitaire des baleines à bosse de La Réunion. Il s'agit d'identifier les trajets retours des baleines à bosse vers les sites de nourrissage en Antarctique.

Le Galapagos Whale Shark Project a marqué 8 requins baleines en août et septembre 2021 et les a suivis jusqu'en février 2022 dans le but d'évaluer les facteurs écho-géographiques sur cette espèce.

Autoportrait d'un requin dessiné à travers sa trace GPS (Magazine Katapult). Un grand blanc nommé "Breton", a été équipé en 2020 d'un traceur GPS par les chercheurs. On peut le suivre sur le site d'Ocearch. Il dessine quasiment son autoportrait à travers les traces GPS enregistrées sur plusieurs mois. C'est un peu le fruit du hasard du fait que les traces sont intermittentes.


b) Suivi de mammifères terrestres

L’incroyable voyage du bouquetin surnommé Sirac dans les Alpes (Parc des Ecrins). Retrouvé mort en 2021 au lac Lauvitel, il a toutefois livré un dernier secret via son collier GPS : il s’agit du plus grand migrateur connu à ce jour dans les Alpes.

Les déplacements d’ours dans le parc de Yellowstown varient tout au long de leur vie. Certains ne s'éloignent jamais d'un même lieu, tandis que d'autres cherchent ailleurs de la nourriture ou d'autres compagnons. Cette carte suit les déplacements sur 30 miles d'un ours pendant un mois qui a traversé des rivières, des routes et autoroutes et s'est aventuré parmi des communautés locales. Le GPS est utilisé depuis très longtemps dans le parc de Yellowstown pour étudier les populations de grizzlis et assurer aussi la sécurité des visiteurs (voir par exemple cette étude avec données SIG). D'autres animaux sont suivis par GPS notamment les élans.

En près de cinq ans, une gazelle en Mongolie a effectué un voyage remarquable d'au moins 18 000 kilomètres (Scientific American)
http://www.scientificamerican.com/article/gazelle-traveled-distance-of-nearly-half-earths-circumference-in-five-years/

Traces de loups en Amérique du Nord (Voyageurs Wolf Project). Une carte de 68 000 points GPS montre comment les loups près du parc national des Voyageurs dans le Minnesota évitent les chevauchements de leurs aires de répartition.

Poursuite du rétablissement des loups en Europe (PLOS) : les loups continuent de faire un retour remarquable à travers l’Europe, avec une population qui dépasserait les 21 500 individus en 2022, soit une augmentation de 58 % en une décennie.

Suivi de troupeaux de caribous dans le nord du Canada et en Alaska de 1995 à 2017 (NASA Earth Observatory) .

Un loup errant (OR-93) est retrouvé tué par une voiture dans le sud de la Californie après un voyage de 1 000 milles depuis le nord de l'Oregon (Monterey Herald).

La migration annuelle des gnous sur 20 ans dans le parc de Serengeti en Tanzanie (National Geographic). Chaque année, plus d'un million de gnous parcourent plus de 800 kilomètres, depuis le Sud du Serengeti jusqu'au Masai Mara. A suivre sur le site scientifique du projet Serengeti Tracker.

MammalWeb est une plateforme scientifique participative qui vise à collecter, valider et organiser les données des pièges photographiques qui peuvent nous informer sur la distribution et l'écologie des mammifères.

Atlas des migrations des ongulés. S’appuyant sur des données de suivi des migrations d’ongulés, l’Atlas des migrations d’ongulés sert de référentiel pour des cartes de migration actualisées qui peuvent éclairer la planification de la conservation, le développement des infrastructures et l’élaboration des politiques. 

Le rapport de monitoring SCALP+ 2021/2022 présente une carte de répartition du lynx en Europe.  Protégé sur le continent, l'animal. La carte, publiée par la fondation suisse KORA, montre la présence et la reproduction du lynx dans onze pays d'Europe centrale.

Le retour du castor européen. L'objectif de cette carte est de mettre en évidence l'étendue historique et actuelle de la répartition du castor en Europe, ainsi que les rares endroits où il a survécu. Elle illustre l'histoire de son extinction, menacée par la chasse humaine, et son rétablissement après sa protection. "C’est l’un des plus emblématiques habitants des cours d’eau : le castor. Pourquoi dit on qu’il est le meilleur promoteur de la biodiversité des rivières ?" (Castors, les dents de la rivière, France Inter)


c) Suivi d'oiseaux

La migration des oiseaux se passe surtout la nuit, elle peut être suivie à travers des données radars.

Schémas migratoires des oiseaux dans l'hémisphère occidental. Cet ensemble de données montre la migration de 118 espèces de populations d'oiseaux terrestres. Chaque point représente l'emplacement estimé pour la population de chaque espèce et pour chaque jour de l'année. Ces estimations proviennent de millions d'observations de la base de données de science citoyenne eBird. A voir en gif animé sur le site Brilliant Maps.

Le projet eBird, élaboré par le Cornell Lab of Ornithology et la National Audubon Society offre la possibilité d’assurer le suivi des oiseaux. La base de données d'eBird est utilisée par des observateurs d’oiseaux, des chercheurs et des spécialistes de la conservation qui veulent mieux connaître la répartition et les habitudes de déplacement des oiseaux en Amérique du Nord. Le Washington Post a utilisé les données d' eBird pour établir une cartographie des changements dans les populations d'espèces d'oiseaux aux États-Unis. Au cours des 50 dernières années, la population d'oiseaux aux États-Unis a chuté de près de 30 pour cent. 

Le visualiseur de données massives ADS-B cartographie 1,5 milliard d'observations eBird.  Cet outil géospatial puissant et interactif indique où et quand différentes espèces d'oiseaux ont été observées par les utilisateurs d'eBird du monde entier. À première vue, la carte peut ressembler à un simple assemblage de points, mais en cliquant sur le bouton de sélection (le carré fléché en bas à gauche), on peut explorer plus en détail un secteur. Une barre latérale apparaît, répertoriant toutes les espèces d'oiseaux recensées dans la zone sélectionnée. La carte prend également en charge le filtrage des résultats avec ClickHouse, un outil de requêtage SQL.

Audubon a produit en 2022 une datavisualisation spectaculaire à partir des schémas migratoires de 450 espèces d'oiseaux en Amérique du Nord. La cartographie est très esthétique et interactive ; elle permet d'identifier des espèces à partir de leurs traces. Le National Geographic a également produit en 2018 de belles animations cartographiques concernant les grandes migrations d'oiseaux dans les Amériques. 

BirdWeather utilise l'apprentissage automatique pour détecter et cartographier différentes espèces d'oiseaux dans le monde.

MigrationAtlas.org cartoraphie les déplacements temporels et spatiaux de 300 espèces d'oiseaux entre l'Europe et l'Afrique. Les données recueillies sont celles des programmes de baguage européens depuis plus d'un siècle et compilées par la banque de données EURING. Ces données de déplacement fournies par les récupérations de bagues sont complétées par les données de Movebank. Voir notamment cette belle carte de 5 espèces d'oiseaux migrateurs qui parcourent de grandes distances pour hiverner ou se reproduire

Les cartes de dénombrement d'espèces d'oiseaux ou d'autres animaux donnent souvent lieu à des mapfails. Voir l'exemple d'un manuel scolaire de SVT aux Etats-Unis en ce qui concerne le dénombrement des passeaux dans les Amériques.

Suivi de buses mellifères au Pays-Bas à partir de données réelles (latitude, longitude et hauteur) enregistrées par l'Université d'Amsterdam.

Suivi de la migration de l'ibis chauve à partir d'émetteurs GPS. Les oiseaux se déplacent au printemps et en automne entre le nord et le sud de l'Europe le long de deux couloirs migratoires, entre la zone de reproduction et la zone d'hivernage (Waldwrapp).

Dataviz d'oiseaux migrateurs qui utilisent les rives de la mer de Chine comme escale dans leurs longues migrations de la Russie et l'Alaska vers l'Australasie.

Bien avant l'invention du GPS, comment les lettres d'un médecin de bord du XIXe siècle ont-elles pu fournir des informations sur les oiseaux du Cap de Bonne-Espérance et de l'océan Indien ?
https://storymaps.arcgis.com/stories/8cf4caabc0ca46e686d6db9a207088e7

Sébastien Caillault, Véronique Beaujouan (2021). « Observer les oiseaux dans une métropole verte. Essor et diversification d’une pratique discrète de loisir de nature ». Atlas social de la métropole nantaise.

Les oiseaux migrateurs sont considérés comme des espèces bio-indicatrices et peuvent être utilisés pour identifier les conséquences environnementales du changement climatique à travers le monde. Copernicus propose un outil de narration visuelle qui permet l'exploration et la visualisation géospatiales de la progression de la migration des oiseaux au printemps et des changements dans les schémas de migration au cours des 40 dernières années.


Suivi GPS de quatre espèces d'oiseaux marins se reproduisant à La Réunion : pétrel des Mascareignes, puffin cunéiforme, tropique à queue blanche et pétrel de Barau (Entropie - Tropical Marine Ecology Lab).

Animation cartographique montrant l'incroyable voyage migratoire de 5 martinets sur 26 000 km de Pékin vers la Namibie, aller et retour (Financial Times). Voir l'article scientifique dans la revue Movement Ecology.

Traces GPS d'un aigle suivi pendant 20 ans au Moyen-Orient (MapPorn). Il s'avère qu'il s'agit plutôt de 20 aigles suivis sur un an.

Suivi d'une jeune balbuzard pêcheur nommée Julie à l’aide de points GPS. La story map reconstitue le chemin suivi par Julie du Michigan au Vénézuela.

Suivi de cigognes blanches à partir de leurs chemins de migration et leurs zones de séjour (carte en N&B) par Jack Sapoch.

La première observation GPS d'un goéland occidental voyageant dans un camion de transfert de déchets à longue distance. En analysant les traces GPS créées par 22 Goélands marins nichant dans la ville portuaire de Zeebrugge, des chercheurs de l'Université d'Amsterdam ont accidentellement cartographié un cas grave d'addiction aux déchets. Les données ont montré que les oiseaux passaient plus de temps à se nourrir sur les terres agricoles et dans les décharges au sud du port qu'à se nourrir de petits poissons et de crustacés en mer. 

Le site Birdingplaces permet de chercher des informations détaillées sur les oiseaux, avec une carte et une description de leurs zones d'observation que l'on peut enrichir par des contributions.

Cette carte, représentant les itinéraires de certains oiseaux migrateurs d'Europe, a été réalisée par Marie Stretti. Chaque année, aux environs du mois de septembre, des milliers d'oiseaux quittent l'Europe centrale, de l'Est et du Nord pour migrer en direction de l'Afrique et du Sud de l'Europe, afin d'y passer l'hiver.vIls migrent de nouveau dans le Nord au printemps. La carte a été réalisée à partir des données fourniées par le site GBIF.

L'Union internationale pour la conservation de la nature (IUCN) traque dans une liste rouge les espèces menacées d'extinction (plus de 46 300 espèces menacées). Andréa Garrec en a tiré une datavisualisation représentant toutes les espèces d'oiseaux (avec en rouge les espèces éteintes ou en danger critique d'extinction).

Une femelle faucon équipée d'un système de géolocalisation en Afrique du Sud a pu être suivie tout au long de sa migration jusqu'en Finlande. En 42 jours, elle a parcouru plus de 10 000 km, ce qui représente une moyenne de 230 km par jour, presque en ligne droite.

III) Bases de données sur les traces d'animaux

MoveBank
Movebank est une base de données très riche qui recense des traces GPS d'animaux (oiseaux, loups, baleines, caribous,...). Elle aide les chercheurs à suivre des animaux, à gérer, partager, protéger, analyser et archiver leurs données. Pour suivre Movebank sur Twitter : @MovebankTeam.
Obis-Seamap
Obis-Seamap est le Centre mondial de données sur la distribution des mammifères marins, des oiseaux de mer, des tortues de mer, des requins et des raies. Les données permettent de suivre la répartition des animaux marins dans le monde. 

Ocearch Shark Tracker 
Le site permet de suivre la trace GPS de différentes espèces de requins. 
https://www.ocearch.org/tracker/

Données sur la répartition des espèces animales et végétales (UINC)
La Liste rouge de l'Union internationale pour la conservation de la nature et des espèces menacées (UICN) contient des évaluations mondiales pour plus de 147 500 espèces. Plus de 81% d'entre elles (>120 500 espèces) disposent de données spatiales. Les données spatiales fournies concernent principalement des groupes taxonomiques évalués de manière exhaustive et des groupes d'eau douce. Certaines espèces (répertoriées avec des données insuffisantes) ne sont pas cartographiées et les sous-espèces, variétés et sous-populations sont cartographiées au sein de l'espèce parente.

Explorateur de migrations d'oiseaux (Audubon)
La carte interactive rassemble les traces de 9281 oiseaux individuels issus de 184 espèces. Les données partagées par les chercheurs proviennent d'un très grand nombre d'études, à partir de Movebank et Motus. 

BirdWeather 
BirdWeather utilise l'apprentissage automatique pour détecter et cartographier différentes espèces d'oiseaux dans le monde. À l'aide du réseau neuronal artificiel BirdNET, un algorithme d'apprentissage automatique très sophistiqué, BirdWeather utilise ces données audio capturées pour identifier avec précision les cris et les chants des oiseaux. À partir de cette analyse, BirdWeather est ensuite capable de cartographier automatiquement les emplacements des espèces d'oiseaux enregistrées et identifiées. Si vous possédez un Raspberry PI et un microphone ou une carte son USB, vous pouvez également contribuer à BirdWeather. Installez BirdNET-Pi et vous pourrez enregistrer et identifier automatiquement les chants d'oiseaux et soumettre vos résultats à la carte BirdWeather.

Atlas de la biodiversité
Le site Map of Life (MOL) cartographie la biodiversité et la répartition des espèces animales à l'échelle mondiale. Il permet aussi d'estimer où se concentrent les espèces encore inconnues dans le monde (voir la présentation du site sur Veille Carto 2.0).
http://mol.org/fr/species/

Atlas of the end of the world
Cet "atlas de la fin du monde" qui est aussi un "atlas du début de l'anthropocène" dresse un état des 36 points chauds où la biodiversité est menacée et identifie les zones où la croissance urbaine est en conflit avec les espèces menacées.
http://atlas-for-the-end-of-the-world.com/hotspot_cities_main.html

Itinéraire des papillons migrateurs à Taiwan
La carte permet de visualiser les voies de migration et montre les espèces de papillons. À Taïwan, les papillons qui montrent des comportements migratoires évidents sont de l'espèce Danaini, qui sont appelés papillons asclépiades Il existe principalement deux types d'itinéraire, les papillons du genre Euploea migrent entre le sud et le nord à une saison spécifique, et les tigres alezans migrent outre-mer principalement entre Taïwan et le Japon avec la mousson saisonnière. Pour protéger les papillons des accidents de voiture lors de la traversée de l'autoroute, des voies de circulation sont réduites et des filets de protection sont utilisés.

Bioshifts
Le dérèglement climatique n'a pas un impact seulement sur les migrations saisonnières. La base de données Bioshifts permet de mesurer les déplacements des habitats en latitude et en altitude du fait des changements climatiques. Ces nouvelles répartitions pour les espèces animales et végétales se traduisent par une "migration silencieuse" et à une "course aux isothermes".
Bee Database
Des chercheurs ont pu établir une cartographie de la distribution des abeilles à l'échelle mondiale.

Données de l'Inventaire national du patrimoine naturel (INPN)
Couches SIG à télécharger sur les espaces protégés, les réserves naturelles, les zones Natura 2000, les ZNIEFF.
Portail français d'accès aux données d'observation sur les espèces (OpenObs)
https://openobs.mnhn.fr/


IV) Des outils de traçage GPS

Il est possible d'utiliser des outils de navigation GPS en lien avec différents applicatifs (voir la rubrique Applications mobiles, traces GPS et géocodeurs). Certains outils sont spécifiquement dédiés au traçage d'animaux.

Animal Tracker (ICARUS) est une application gratuite qui peut être installée sur smartphones pour suivre soi-même des animaux.

CLS View est une application Android pour afficher n'importe quelles données de suivi mobile fournies par Collect Localisation Satellites ou CLS (expédition, navires de ravitaillement en mer, course de yachts, bâteaux de pêche, suivi de la faune, etc.)

Kivi Kuaka fournit une carte des positions et des trajets des oiseaux équipés de balise GPS.  

FishID est un outil développé par le Global Wetlands Project. Il utilise l'intelligence artificielle sous forme d'apprentissage automatique pour identifier et compter les poissons.

Un tutoriel pour utiliser des données de suivi d'animaux dans QGIS.







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