Indice de coloration rouge du Calanus, de l’intelligence artificielle à l’analyse d’images (CARDINAL)
Note: le titre complet de ce projet est « Indice de coloration rouge du Calanus, de l’intelligence artificielle à l’analyse d’images (CARDINAL) : créer un lien entre l’imagerie satellitaire et l’imagerie à l’échelle individuelle pour la gestion écosystémique d’une espèce importante dans les mers subarctiques »
Ce projet est réalisé dans le cadre d'un partenariat entre l'Université Laval et l'Université de Tromsø.
Chercheurs principaux
Co-chercheurs
Denis Laurendeau, Torbjørn Eltoft
Collaborateurs
Jean-Olivier Irisson (Université Sorbonne / CNRS)
Résumé du projet
Les mers subarctiques comptent parmi les régions les plus productives de l’océan, fournissant des services écologiques et économiques essentiels. Cela dit, elles sont fortement touchées par les conséquences des changements climatiques en cours, qui entraîneront des perturbations profondes, mais difficiles à prévoir, de leurs riches écosystèmes. La productivité élevée de ces mers est favorisée par des espèces planctoniques qui se sont adaptées aux conditions environnementales passées. Il paraît essentiel de comprendre de quelle façon les réactions individuelles à des conditions environnementales sans précédent entraîneront des réactions à grande échelle qui influeront sur la dynamique des écosystèmes.
Dans les mers subarctiques, le zooplancton contribue à la pompe biologique, plus particulièrement au transfert actif de grandes quantités de réserves de lipides entre la surface et la profondeur, entre la courte saison productive et le long hiver ainsi qu’entre les producteurs primaires et les organismes de niveaux trophiques supérieurs, dont certains des plus grands stocks de poissons du monde. Dans le continuum formé de l’est de l’Atlantique Nord à la mer de Barents et à l’océan Arctique, passant par la mer de Norvège, quatre espèces de copépodes riches en lipides du genre Calanus interagissent pour produire des réactions non linéaires de l’écosystème pélagique.
Ces espèces doivent être considérées comme un ensemble de caractéristiques biologiques (propriétés essentielles qui influencent la valeur adaptative et les fonctions de l’écosystème) plutôt que comme des entités distinctes dont les rôles dans les écosystèmes se chevauchent peu. C’est là le cœur de l’approche fondée sur la diversité fonctionnelle des communautés de zooplancton. Les principales caractéristiques fonctionnelles habituellement décrites pour le zooplancton sont la taille, les capacités d’alimentation et de nage, la fraie et les stratégies de diapause. Jusqu’à récemment, la couleur a été négligée puisque le zooplancton est habituellement transparent. Cependant, les copépodes de genre Calanus ont une coloration rouge vif si caractéristique qu’on les appelle « copépodes rouges » dans les pêcheries marines et le domaine de l’aquaculture. La couleur est la seule caractéristique que l’on peut mesurer automatiquement à partir d’images à la fois au niveau individuel, par l’observation au stéréomicroscope, et à une échelle beaucoup plus grande, par télédétection de la couleur de l’océan. Au cours des dix dernières années, les méthodes d’imagerie servant à l’étude du plancton ont conduit à la production d’une énorme quantité d’images qui se prêtent particulièrement bien à l’apprentissage automatique. Dans le cadre du projet CARDINAL, nous chercherons à exploiter au maximum ces images pour évaluer le lien de la couleur rouge avec les agrégations spatio-temporelles à grande échelle d’espèces de Calanus et la dynamique des écosystèmes marins.
Pour atteindre cet objectif ambitieux, nous avons conçu CARDINAL comme un pont entre deux projets innovants. Le premier vise à fournir la première observation à grande échelle du zooplancton par télédétection de la couleur de l’océan en tirant parti de la couleur rouge du Calanus (SEA PATCHES, S. Basedow); le deuxième, à mesurer automatiquement les caractéristiques du zooplancton à partir d’images individuelles in situ (ARTIFACTZ, F. Maps). Ce nouveau projet réunit une équipe d’experts composée de chercheurs, d’utilisateurs finaux et d’étudiants des cycles supérieurs afin d’explorer la façon de combiner les approches individuelles et à grande échelle. Cette méthode pourrait révolutionner le domaine de l’écologie marine de la même façon que l’a fait à elle seule l’imagerie satellitaire au cours des dernières décennies en fournissant l’accès à des estimations de biomasse en subsurface et de productivité du phytoplancton grâce à la couleur.