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May 21, 2023

Comment le son comble-t-il le déficit de données sur la biodiversité ?

Équipe d'investissement durable, Fidelity International Ce qui est mesuré l'est

Équipe d'investissement durable, Fidelity International

Ce qui est mesuré est géré. Mais comment mesurer quelque chose d'aussi compliqué que la biodiversité ? Fidelity est co-sponsor d'une équipe de chercheurs du sud de la France qui s'est rendue dans la jungle de Bornéo pour découvrir comment l'analyse d'enregistrements sonores pourrait bientôt aider les investisseurs et les entreprises à mieux évaluer les risques pour la biodiversité.

Aix-en-Provence, France, février 2023. Un jeune chercheur en environnement diffuse une série d'enregistrements d'animaux sauvages réalisés dans une plantation de palmiers à huile à Bornéo. La pièce se remplit de l'appel des calaos et du gazouillis des grillons. Sur l'écran, deux rectangles noirs scintillent de couleurs. Ce sont des spectrogrammes, une représentation visuelle des sons que nous pouvons entendre.

"Le noir, c'est le silence", explique le chercheur Iván Beltrán, membre de l'équipe de la start-up française Green PRAXIS, qui mène l'étude. Les spectrogrammes permettent à l'équipe de voir en un coup d'œil tout ce qui mérite un examen plus approfondi. Avec suffisamment d'expérience, il est possible de jeter un coup d'œil sur une image et de choisir des groupes d'espèces ainsi que de dire à quelle heure de la journée un enregistrement a été effectué.

Vers le bas du graphique se trouve une ligne rouge épaisse.

"Ce groupe est des insectes."

Juste en dessous, on voit aussi le cri d'un oiseau solitaire.

Iván montre le second spectrogramme.

"Ici, il y a aussi un groupe d'insectes, mais au milieu, vous voyez beaucoup d'oiseaux."

Regarder la présentation est un petit groupe de professionnels de l'investissement. Ils sont venus à Aix pour faire le point sur les recherches qu'ils ont parrainées sur l'utilisation de ces enregistrements sonores pour mesurer les niveaux de biodiversité. En d'autres termes, capturer non pas des créatures mais les bruits qu'elles font - un domaine d'étude appelé bioacoustique.

À l'heure actuelle, les outils normalisés utilisés par les institutions financières pour mesurer la biodiversité ont tendance à s'appuyer sur la modélisation de l'impact potentiel qu'une activité aura, sur la base de ce que l'on sait de l'endroit où elle se produit, plutôt que sur des mesures directes de l'impact. L'objectif du projet est de développer un moyen rapide, abordable et fiable d'évaluer directement l'état de la biodiversité dans un lieu donné, à la fois en termes de richesse spécifique (combien de groupes d'espèces différents existe-t-il) et d'abondance des espèces (combien de chaque groupe d'espèces), et ainsi saisir le type de données sur la biodiversité dont les investisseurs ont besoin pour prendre des décisions intelligentes.

"Résoudre le défi de la biodiversité pourrait dépasser la décarbonation en tant que mégatendance d'investissement la plus importante de notre époque", déclare Velislava Dimitrova, gestionnaire de portefeuille chez Fidelity International. "Les données dont nous disposons actuellement sur la biodiversité sont insuffisantes pour pouvoir estimer les risques que nous prenons au sein de nos portefeuilles."

Bornéo, Indonésie, septembre 2022. Après huit heures de route sur un terrain accidenté et un peu de sommeil sur le sol d'un bloc d'hébergement spartiate, l'analyste de Fidelity Minlin Lee se réveille au son des appels des gibbons. C'est un rappel approprié des raisons de ce voyage. Minlin a obtenu l'autorisation d'un producteur d'huile de palme grâce à sa couverture de l'entreprise en tant qu'analyste pour mener une étude pilote sur ses terres, comparant la bioacoustique des parcelles de production sur lesquelles elle plante sa culture avec les zones de conservation qu'elle gère et une parcelle de contrôle hors de sa concession.

"La biodiversité est un sujet de discussion de plus en plus important pour les entreprises que je couvre", explique-t-elle. "Surtout en ce qui concerne les plantations de palmiers à huile."

Quelques heures plus tard, Minlin se faufile dans la boue de la jungle, les bottes craquent les brindilles, suit l'équipe de recherche sous des branches basses et sur des ponts en rondins de fortune. Ils se dirigent dans la forêt vers un site de test pour vérifier les microphones placés la veille. Alors qu'ils marchent à travers les arbres, la chercheuse Noreen Blaukat explique le concept derrière la bioacoustique.

"Le son est utilisé par de nombreux groupes d'animaux", explique Noreen. "Nous pouvons utiliser cela comme indicateur des niveaux de biodiversité."

« Comment se compare-t-il aux autres méthodes de surveillance ? »

"La bioacoustique est non invasive. Il vous suffit de laisser l'appareil d'enregistrement en place, de sorte que vous n'avez pas besoin d'avoir des gens qui se promènent dans la forêt et qui pourraient déranger la faune. Vous pouvez également l'utiliser pour de grandes surfaces et de longues périodes et obtenir des informations à différents moments de la journée ou à différentes saisons. »

C'est cette évolutivité qui fait de la bioacoustique un changeur de jeu potentiel. Les méthodes actuelles de mesure de la biodiversité peuvent nécessiter beaucoup de travail et de temps, obligeant souvent les experts à compter physiquement le nombre d'espèces différentes qu'ils voient et le nombre de chaque espèce. Le résultat est un filet de données lorsque le monde a besoin d'un torrent.

L'équipe arrive sur le site de test.

"Ce n'est pas si mal ici", déclare Patrick McLean, le directeur de la technologie. "La première parcelle de contrôle était horrible. Beaucoup de fourmis."

"Patrick en avait un dans sa chaussure !"

"Et ils mordent", confirme Patrick. "Ils mordent fort."

Attachée à la base d'un arbre se trouve une boîte en plastique noire d'environ 20 centimètres de diamètre, à partir de laquelle plusieurs fils serpentent à travers le sol de la jungle jusqu'à deux trépieds, un de chaque côté du site d'enregistrement de 20 mètres de large. Chaque trépied contient une paire de microphones, l'un près du sol, l'autre plus haut.

"L'idée est de capturer différents éléments du paysage sonore", explique Noreen.

Patrick ouvre la boîte et en retire délicatement l'appareil d'enregistrement et sa carte son. Chaque geste est mesuré, délibéré, précis, comme désamorcer une bombe.

À proximité, un collègue enroule un ruban à mesurer autour d'un tronc d'arbre.

"Une des choses qui est importante pour nous est d'obtenir une évaluation de la densité de la végétation immédiatement autour des microphones", explique Patrick.

Cela comprend l'identification de tous les arbres de plus de 10 cm de diamètre, ainsi que la prise de vidéos et de photos du site, ce qui permettra à l'équipe d'évaluer les effets de l'absorption acoustique. La hauteur de la canopée affecte également le nombre d'oiseaux ou de chauves-souris que les microphones sont susceptibles de capter. L'équipe prend également des relevés de température et d'humidité. Mieux ils comprennent les différences entre les parcelles, mieux ils peuvent en tenir compte dans leur analyse.

Noreen prend la carte son et la met dans son ordinateur portable.

"Nous avons commencé hier à 10h16", dit-elle en désignant le premier enregistrement. "Le dernier fichier est quand nous sommes arrivés, donc tout est là."

Satisfaite, l'équipe se dirige vers le site suivant. Il y a dix sites de test au total, avec quatre microphones sur chacun. Au total, ils recueilleront 276 heures d'enregistrements sur une période de six jours, couvrant des zones de conservation, des parcelles de production et une zone de contrôle. Idéalement, la zone témoin serait une forêt primaire. Cependant, comme celles-ci ont toutes été défrichées dans les années 1980, le témoin de cette étude est la forêt secondaire qui n'a pas été exploitée au cours des 10 dernières années et, contrairement aux zones de conservation, n'est pas surveillée par la société d'huile de palme.

Aix-en-Provence, France, février 2023. De retour dans les bureaux de Green PRAXIS, Patrick rencontre Charlotte Apps, analyste en investissement durable chez Fidelity, pour partager les recherches de l'équipe. Charlotte commence par poser des questions sur le défi évident :

"Vous avez beaucoup de données. Comment obtenez-vous tout en un seul endroit?"

Patrick explique qu'écouter chaque enregistrement dans son intégralité serait non seulement peu pratique mais aussi inutile. Les humains ne peuvent entendre qu'une partie des informations, entre 20 Hz et 20 kHz. Les appels de chauve-souris, par exemple, sont pour la plupart à des fréquences beaucoup plus élevées que nous ne pouvons pas capter. Il faut donc une autre approche.

La réponse réside dans les indices acoustiques, les bêtes de somme du chercheur en bioacoustique. Un indice acoustique prend une caractéristique particulière d'un échantillon audio et la résume à l'aide d'une formule mathématique, tout comme un analyste financier pourrait utiliser des ratios et d'autres mesures pour donner un sens aux comptes d'une entreprise. Deux grands avantages sont que vous pouvez utiliser un logiciel pour automatiser une grande partie du travail et que l'équipement peut capter le son au-delà de la plage d'audition humaine.

Après avoir comparé une variété d'indices, l'équipe de recherche en choisit trois. Le premier est l'indice de complexité acoustique, qui mesure les changements d'amplitude d'une période à l'autre. Essentiellement, c'est une mesure de volume.

Mais, souligne Patrick, cela s'analyse dans des bandes fixées par fréquence. « Combien se passe-t-il à 5 ​​kHz, que se passe-t-il à 10, 15, etc.

C'est la première étape vers la séparation des différents groupes d'espèces et la capture de la diversité présente dans un enregistrement.

Le deuxième indice acoustique, l'entropie temporelle, mesure la concentration d'énergie dans une période de temps donnée et représente la « structure » d'un son.

"Le bruit est un son non structuré", explique Patrick, qui le démontre avec une rapide explosion de bruit blanc. "'Tweet, tweet' est un son structuré."

Le troisième indice mesure le nombre d'événements acoustiques par seconde au-dessus d'un seuil donné, utilisé pour capter les sons répétitifs comme les cris d'oiseaux.

Chaque indice se voit alors attribuer une couleur – rouge pour le volume ou « sonie », vert pour l'entropie ou « structure », bleu pour le nombre d'événements par seconde ou « répétitivité ». En utilisant ces couleurs, l'équipe peut créer ce qu'on appelle des spectrogrammes de fausses couleurs de longue durée (LDFC), qui montrent le paysage sonore en fonction des caractéristiques mesurées par les indices choisis.

Dans les images ci-dessous, chacune créée à partir de l'enregistrement d'une seule journée, la grande quantité de rouge sur le graphique du tracé de production reflète l'activité acoustique plus intense sur ce site. En d'autres termes, c'était plus bruyant. En écoutant les enregistrements pertinents, l'équipe identifie le coupable : les cigales, un gros insecte responsable d'une grande partie du vacarme entendu parmi la monoculture de palmiers à huile de la parcelle de production.

Cela peut être dû au fait que les cigales sont adaptables et peuvent tolérer des environnements dégradés comme les plantations agricoles, ou cela peut aussi être leur son transporte plus loin parmi une végétation moins dense.

Contrairement à la parcelle de production, les graphiques des parcelles de contrôle et de conservation affichent plus de bleu, reflétant le nombre significativement plus élevé d'événements acoustiques par seconde sur ces sites.

"Les parcelles de conservation ont montré un profil très différent des parcelles de production et étaient qualitativement plus proches de la parcelle de forêt témoin au cours de la campagne d'enregistrement", confirme Jerome Di Giovanni, co-fondateur et directeur général de Green PRAXIS.

L'analyse des enregistrements révèle des périodes de plusieurs heures dans la journée où seuls les insectes pouvaient être entendus sur les parcelles de production, confortant l'idée d'une communauté animale altérée dans les zones de production intensive d'huile de palme.

« De plus, ajoute Jérôme, la comparaison approfondie des valeurs des indices montre que les paramètres calculés pour les zones de conservation se situent souvent entre les valeurs des parcelles de production et de contrôle. Cela suggère qu'à ce stade, l'abondance des espèces peut encore être plus faible. dans les parcelles de conservation que dans la parcelle témoin hors concession. »

L'un des objectifs du projet est de prendre la grande quantité de données brutes que vous obtenez d'un microphone dans une jungle et de l'emballer d'une manière à la fois écologiquement significative et simple à interpréter. Pour l'instant, cependant, le travail reste très pratique et prend du temps. La prochaine étape du projet consiste à développer une représentation visuelle facile à lire des résultats. C'est cette capacité à prendre des mesures directes et à les analyser rapidement qui sera utile à ceux qui souhaitent suivre la diversité des espèces, y compris les investisseurs.

Comme l'explique Velislava, gestionnaire de portefeuille de Fidelity : « À l'heure actuelle, deux sociétés dans lesquelles nous investissons dans le même secteur peuvent sembler consacrer des quantités de temps et de ressources similaires aux efforts de conservation, mais il est très difficile de comparer leurs réalisations - l'impact de ces efforts. . Il n'existe tout simplement pas de méthode standardisée et largement adoptée pour mesurer l'impact des entreprises sur l'environnement."

L'objectif des travaux bioacoustiques est de changer cela en développant une méthodologie à la fois évolutive et économiquement viable à adopter par les entreprises. Les investisseurs veulent comprendre comment les activités qu'ils contribuent à financer changent et dépendent de la biodiversité.

« Cette étude montre que la bioacoustique peut offrir un moyen efficace de mesurer la biodiversité », déclare Jenn-Hui Tan, responsable mondiale du développement durable chez Fidelity. "Et ce n'est qu'une fois que quelque chose peut être mesuré qu'il peut être modifié, nous sommes donc enthousiasmés par son application dans le monde réel."

Non pas que la bioacoustique soit une solution miracle. Ni elle ni aucune autre métrique n'émergera comme la réponse de la biodiversité à « l'équivalent en dioxyde de carbone », la métrique qui est devenue la norme pour la divulgation des émissions de gaz à effet de serre. La nature et ses processus sont bien trop complexes pour cela ; il faudra une série de solutions pour commencer à inverser la tendance.

Néanmoins, la capacité à déployer des enquêtes acoustiques rapides et peu coûteuses à grande échelle sera toujours essentielle, permettant aux entreprises de mesurer et de divulguer l'impact de leurs activités, et donnant aux investisseurs un outil pour identifier les plus performants et poser des questions difficiles à ceux qui sont en retard. derrière.

"Je crois fermement qu'avec plus de données, nous serons en mesure d'investir d'une manière qui contribue plus rapidement à résoudre le défi de la perte de biodiversité", déclare Velislava.

"Beaucoup d'animaux sont entendus plus qu'ils ne sont vus", ajoute Minlin, repensant à son séjour dans la jungle. "Quand vous allez là-bas et que vous vous tenez dans une plantation, sur un site de conservation, puis que vous vous éloignez bien de ceux-ci jusqu'à la parcelle de contrôle, vous pouvez vraiment entendre les différences entre les trois. Si nous pouvons transformer cela en données quantitatives solides, nous pouvons gagner les arguments dont nous avons besoin pour gagner avec les équipes de gestion et protéger les terres qui doivent être protégées."

A Aix, les recherches continuent. D'autres travaux sur le terrain sont prévus, et Fidelity et nos co-sponsors continuent de fournir un soutien. Surveillez cet endroit. Ou si c'est le cas, gardez une oreille ouverte.

Remerciements à Green PRAXIS ; au Professeur Hervé Glotin, Responsable de l'équipe de recherche DYNI au LIS, Université de Toulon ; et au Professeur Gianni Pavan, Directeur de la CIBRA, Université de Pavie.

En savoir plus sur l'approche de Fidelity en matière d'investissement durable

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