A chacun son buzz

Du blues au buzz des pollinisateurs
Depuis des dizaines d’années, de nombreuses publications scientifiques avertissent du déclin des pollinisateurs, et celui des abeilles sauvages s’est accentué au cours des 30 dernières années. Le déclin concerne les insectes en général, et il peut s’exprimer massivement même dans des zones censées être préservées : des scientifiques allemands ont fait état d’une perte de 75% de la biomasse d’insectes dans les zones protégées allemandes entre 1989 et 2016. Comme pour la majeure partie de la biodiversité, ce déclin a des origines diverses liées à des activités humaines : l’intensification de l’agriculture et l’urbanisation, les pollutions (notamment les pesticides), les agents pathogènes et les espèces introduites ainsi que le changement climatique.
Ludovic Crochard est tombé dans la pollinisation lors de son stage de master 1 et n’en est plus ressorti : d’abord intéressé par l’impact des changements globaux sur la phénologie de butinage des pollinisateurs, il participe durant sa thèse à l’élaboration d’une nouvelle méthode pour récolter des données d’activité des pollinisateurs, basée sur des enregistrements sonores. En éco-acoustique, le son du pollinisateur est appelé un « buzz ». Comme il le dit lui-même « Le son c’est cool, c’est une méthode innovante, et bosser sur une nouvelle méthode d’échantillonnage ça n’arrive pas tous les jours ». Ce jeune docteur, s’est employé à tester cette méthode pour étudier la pollinisation en milieu agricole, ce qui n’avait jamais été fait jusqu’alors et se devait de commencer à l’être : la pollinisation de 70% des plantes cultivées dépend des pollinisateurs et représente 35% de la production agricole mondiale annuelle. En France, la surface agricole représente presque la moitié du territoire (45% en 2019). Mais avant d’en venir aux résultats obtenus par Ludovic, que promet l’éco-acoustique ?
 
Les pouvoirs de l’éco-acoustique
Traditionnellement, en écologie, les analyses reposent sur des données qui récoltées par des scientifiques, des naturalistes, et par le grand public depuis l’essor des programmes de sciences participatives. Poser un micro et enregistrer les sons ouvre de nouvelles perspectives : alors que nous ne faisons que passer momentanément pour relever des observations, le micro lui peut rester et garder trace de ce qui a lieu dans l’espace sonore à un endroit donné à tout moment, en captant ainsi ce qui nous échappe.
Et contrairement à notre attention qui est focalisée sur ce que l’on observe ou écoute, il ne sélectionne pas la donnée à récolter, il enregistre tout : les sons de différentes espèces mais aussi des sons qui ne viennent pas du vivant comme des bruits de moteurs d’avions, de voitures…  Les enregistrements recèlent alors d’informations qui peuvent permettre de mettre à jour des interactions ou de mesurer des effets auxquels on ne penserait pas a priori.
Ainsi, en posant des micros pour écouter la nature, ce que nous nommons « l’effort d’échantillonnage » (la quantité de données récoltées), est bien plus puissant que celui que nous pouvons faire humainement. Cependant, si ce sont des micros qui captent une quantité innombrable de données, les chercheurs ne se croisent pas pour autant les pouces…
 
Des micros dans les champs
D’abord il faut apprendre au logiciel à différencier et reconnaître les sons. Ludovic se souvient du début de son travail de thèse : « J’ai passé 6 mois entre le terrain et le bureau à lui apprendre quel son correspond à quoi. Tu enregistres, tu écoutes et tu lui indiques que cet enregistrement est celui d’un insecte, d’un oiseau, d’un bruit de moteur… ». Peu à peu et à mesure que la base de données enregistrées augmente, le « classifieur » devient de plus en plus capable de reconnaître les motifs ou « sonogrammes » caractéristiques de telle espèce ou tel objet. Certaines traces sonores se ressemblent et Ludovic a dû redoubler d’effort pour que le classifieur du logiciel apprenne à distinguer les pollinisateurs des voix humaines, mais aussi des cris des tourterelles, des corbeaux et des chiens...« et des engins agricoles, ce qui est embêtant quand on travaille dans le milieu agricole ! ».

Ludovic a évalué cette méthode d’échantillonnage en la comparant avec d’autres méthodes telles que le piégeage d’insectes, la capture, le comptage visuel, la reconnaissance automatique de photographies. Les avantages sont nombreux :  la méthode est non invasive et non létale, et comme le micro enregistre en continu, les données sont plus fiables pour mesurer l’activité des pollinisateurs que les suivis visuels ou les captures avec un filet, . Avec les quelques 13 000 buzz enregistrés d’Apis melifera, de Bombus et de pollinisateurs non identifiés, Ludovic a mis en évidence des effets du paysage sur l’activité des pollinisateurs : la densité des pieds de tournesol a un effet positif sur cette activité, tandis que la concentration de parcelles de tournesols à un effet négatif : lorsque des champs sont les uns à côté des autres, il y a un effet de « dilution » puisque les pollinisateurs sont plus répartis dans l’espace. Cela vient confirmer d’autres études qui indiquent l’intérêt des paysages variés : vergers, haies, bandes enherbées, bois et lisières favorisent la présence de pollinisateurs, qui y trouvent des ressources alimentaires comme des lieux de nidification. Les pratiques aussi comptent : adventices (flore spontanée dans champs cultivé) et prairies permanentes favorisent également les pollinisateurs. Les habitats semi-naturels ont un effet positif sur la diversité des insectes et sont trop minoritaires dans les paysages agricoles.    
 
Le défi de la reconnaissance à l’espèce
Pablo Bolaños, ingénieur de recherche au Cesco, a repris le travail d’apprentissage machine pour affiner les performances du « classifieur », il fait le point : « Il a amélioré sa capacité à différencier les pollinisateurs de la voix humaine. Pour distinguer le bruit de la voiture de celui de l’avion, le problème c’est quand le bruit vient de loin, les sonogrammes sont très similaires ».  

Sonogramme avec un signal de présence de pollinisateur (fréquences représentées en rose)

Arrivé en 2016 au MNHN pour faire une thèse de doctorat en bioacoustique, et poursuivre dans ce domaine qu’il avait commencé à explorer dès la fin de sa licence, le défi qu’il relève aujourd’hui est d’apprendre au « classifieur » à reconnaitre les différentes espèces :  Pour le moment le logiciel reconnait les buzz des pollinisateurs avec moins d’erreurs, mais n’est pas encore capable de discerner quel buzz provient de quelle espèce (ou groupe d’espèces). Théoriquement chaque insecte a son buzz car ils ont des caractéristiques différentes (tailles, ailes…). Déjà, des expérimentations ont permis de discriminer les sons de dépose et d’envol. Des scientifiques japonais ont réussi à différencier 3 espèces d’abeilles et une espèce de frelon, avec une technologie d’algorithmes moins élaborée que celle utilisée par Pablo.
Ainsi, Pablo élabore une banque de sons pour chaque espèce : il s’agit d’enregistrer un maximum de buzz pour chaque pollinisateur et des Spipolliens ont déjà été mis au parfum pour y participer ! A terme, il serait possible de développer un nouveau protocole de science participative permettant de mieux connaître l’activité des pollinisateurs en milieu agricole et d’en faire le suivi. Parce que si spipoller dans un champ n’est pas aisé, proposer aux agriculteurs d’y déposer un micro semble bien plus accessible !

HD.

Quelques références

Eco-acoustique : Ecoacoustics: the Ecological Investigation and Interpretation of Environmental Sound, Jérôme Sueur et Almo Farina, 2015

Déclin des pollinisateurs :
Biesmeijer, J.C., Roberts, S.P.M., Reemer, M., Ohlemüller, R., Edwards, M., Peeters, T., Schaffers, A.P., Potts, S.G., Kleukers, R., Thomas, C.D., Settele, J., Kunin, W.E., 2006. Parallel Declines in Pollinators and Insect-Pollinated Plants in Britain and the Netherlands. Science 313, 351–354. 
 Hallmann, C.A., Sorg, M., Jongejans, E., Siepel, H., Hofland, N., Schwan, H., Stenmans, W., Müller, A., Sumser, H., Hörren, T., Goulson, D., Kroon, H. de, 2017. More than 75 percent decline over 27 years in total flying insect biomass in protected areas. PLOS ONE 12, e0185809. Kearns, C.A., Inouye, D.W., Waser, N.M., 1998. ENDANGERED MUTUALISMS: The Conservation of Plant-Pollinator Interactions. Annu. Rev. Ecol. Syst. 29, 83–112.
Potts, S.G., Biesmeijer, J.C., Kremen, C., Neumann, P., Schweiger, O., Kunin, W.E., 2010. Global pollinator declines: trends, impacts and drivers. Trends Ecol. Evol. 25, 345–353.
Potts, S.G., Imperatriz-Fonseca, V., Ngo, H.T., Aizen, M.A., Biesmeijer, J.C., Breeze, T.D., Dicks, L.V., Garibaldi, L.A., Hill, R., Settele, J., Vanbergen, A.J., 2016a. Safeguarding pollinators and their values to human well-being. Nature 540, 220–229.
 Zattara, E.E., Aizen, M.A., 2021. Worldwide occurrence records suggest a global decline in bee species richness. One Earth 4, 114–123.
Sánchez-Bayo, F., Wyckhuys, K.A.G., 2019. Worldwide decline of the entomofauna: A review of its drivers. Biol. Conserv. 232, 8–27.
Wagner, D.L., 2020. Insect Declines in the Anthropocene. Annu. Rev. Entomol. 65, 457– 480.
Klein, A.-M., Vaissière, B.E., Cane, J.H., Steffan-Dewenter, I., Cunningham, S.A., Kremen, C., Tscharntke, T., 2007. Importance of pollinators in changing landscapes for world crops. Proc. R. Soc. B Biol. Sci. 274, 303–313.

Pablo Bolaños (ses travaux scientifiques sont sur sa page du Cesco)
https://www.radiofrance.fr/franceculture/podcasts/pas-si-betes-la-chronique-du-monde-sonore-animal/le-quetzal-4154498
https://www.arte.tv/fr/videos/096288-000-A/guatemala-sauver-le-quetzal-l-oiseau-sacre-des-mayas/