Notebook 3 : enveloppes empiriques d’aptitude pour la sélection des espèces
Ce troisième notebook s’appuie sur les workflows spatiaux introduits dans les Notebooks 1 et 2 pour explorer une nouvelle question : comment utiliser les données d’occurrence, le climat et les caractéristiques environnementales pour appuyer la sélection d’espèces d’arbres adaptées à un territoire ?
Il présente une méthode simple et transparente pour construire des enveloppes empiriques d’aptitude à partir des endroits où différentes espèces ont déjà été observées, puis pour identifier les zones du Sénégal présentant des conditions environnementales similaires.
Le Notebook 3 reprend le même workflow général que les notebooks précédents : charger les données, les inspecter, les analyser, les visualiser, les interpréter et sauvegarder les résultats.
Les participant(e)s apprennent à télécharger des observations d’espèces depuis GBIF, à extraire les conditions climatiques correspondant à ces observations, puis à construire des cartes simples montrant où des conditions comparables sont présentes ailleurs dans le pays.
Ce que vous allez apprendre et faire
Ce notebook est organisé autour de trois parties liées :
La première section montre comment rechercher des observations d’espèces et préparer les coordonnées nécessaires à l’analyse spatiale.
- Définir une liste d’espèces d’intérêt pour la restauration et l’agroforesterie
- Télécharger des observations depuis GBIF avec
rgbif - Nettoyer les coordonnées et écarter les observations trop imprécises
- Comparer le nombre d’observations disponibles pour chaque espèce
- Combiner, lorsque disponibles, les données GBIF avec des données LDSF ou de terrain
La deuxième section relie les observations d’espèces aux conditions climatiques présentes à chaque point d’occurrence.
- Télécharger des variables bioclimatiques avec
geodata - Comprendre des indicateurs comme la température moyenne, les précipitations annuelles et la saisonnalité
- Extraire les valeurs raster aux points d’occurrence avec
terra::extract() - Calculer les intervalles environnementaux associés à chaque espèce
- Créer une table d’enveloppes basée sur les 5e et 95e percentiles
La dernière section projette les enveloppes environnementales sur le Sénégal et examine les possibilités et les limites de cette approche.
- Reclasser des rasters en zones potentiellement adaptées ou non adaptées
- Produire une carte d’aptitude pour chaque espèce
- Calculer le nombre d’espèces potentiellement adaptées par pixel
- Comparer la superficie potentiellement adaptée entre les espèces
- Interpréter les effets du nombre d’observations, des biais d’échantillonnage et du choix des variables
Sélection des espèces et aptitude environnementale
Le choix d’une espèce pour la restauration ne dépend pas uniquement de sa disponibilité ou de ses usages. Il faut également examiner si les conditions du site correspondent aux conditions écologiques dans lesquelles cette espèce est déjà observée.
Dans ce notebook, vous travaillerez avec plusieurs espèces importantes pour la restauration, l’agroforesterie et les moyens de subsistance au Sénégal, notamment :
- Faidherbia albida : espèce agroforestière fixatrice d’azote, fréquemment conservée dans les champs
- Senegalia senegal : espèce adaptée aux zones sèches et importante pour la production de gomme arabique
- Tamarindus indica : arbre polyvalent produisant de l’ombre, de la matière organique et des fruits comestibles
- Eucalyptus camaldulensis : espèce non indigène à croissance rapide, utilisée ici pour illustrer les risques liés à un nombre insuffisant d’observations
L’approche utilisée ne part pas de seuils théoriques prédéfinis mais elle examine les conditions climatiques présentes aux endroits où une espèce a effectivement été enregistrée. La plage de valeurs observée devient alors son enveloppe empirique d’aptitude.
Cette méthode permet d’explorer plusieurs questions utiles :
- Dans quelles conditions climatiques chaque espèce est-elle actuellement observée ?
- Quelles espèces semblent avoir une enveloppe environnementale large ou étroite ?
- Où retrouve-t-on des conditions similaires ailleurs au Sénégal ?
- Dans quelles zones plusieurs espèces pourraient-elles être adaptées ?
- Comment la quantité et la qualité des données influencent-elles les résultats ?
Il est important de rappeler qu’une enveloppe empirique simple ne constitue pas un modèle complet de distribution des espèces. Les résultats dépendent fortement du nombre et de la localisation des observations, des variables sélectionnées, de la résolution des données et des seuils utilisés.
Données utilisées
Le notebook mobilise principalement deux types de données :
- Données d’occurrence des espèces : observations géoréférencées obtenues depuis GBIF, avec la possibilité d’ajouter des observations LDSF, Regreening App ou d’autres relevés de terrain
- Données environnementales : variables bioclimatiques WorldClim, notamment la température moyenne annuelle, les précipitations annuelles et leur saisonnalité
Le workflow peut ensuite être enrichi avec d’autres variables, par exemple :
- le carbone organique du sol et le pH
- le couvert arboré
- l’occupation des sols
- l’érosion
- des couches raster accessibles via un catalogue STAC
- des facteurs socio-économiques ou liés à l’usage des terres
Pour commencer
Avant de commencer, lisez attentivement les étapes ci-dessous.
1. Télécharger le notebook
Cliquez sur le bouton ci-dessous pour télécharger le fichier .qmd du notebook.
2. Ouvrir le notebook dans RStudio
Ouvrez RStudio sur votre ordinateur.
Ensuite :
- Cliquez sur File → Open File
- Sélectionnez le fichier
.qmdque vous venez de télécharger- Le notebook s’ouvrira dans RStudio
- Vérifiez que vous travaillez bien dans le bon dossier du projet
- Vérifiez que les dossiers
donnees,resultatsetnotebookssont disponibles ou peuvent être créés
3. Installer les packages nécessaires
Le notebook utilise notamment les packages suivants :
rgbifpour accéder aux données d’occurrence de GBIFgeodatapour télécharger les variables bioclimatiquesterrapour manipuler et cartographier les rastersdplyrpour préparer les données et automatiser les traitementsggplot2pour produire les cartes et figuressfetrnaturalearthpour les limites administratives et les objets spatiaux
Les instructions d’installation sont fournies directement dans le notebook.
4. Suivre les étapes du notebook
Le notebook est structuré comme un workflow guidé. Suivez les instructions étape par étape pour télécharger les observations, explorer les données environnementales, construire les enveloppes d’aptitude et produire les cartes.
Prenez le temps de lire les questions d’interprétation. L’objectif n’est pas seulement de générer une carte, mais aussi de comprendre ce qu’elle montre, ce qu’elle ne montre pas et comment elle pourrait être améliorée.