Dr. Patricia Chow-FraserDre Patricia Chow-Fraser Dr. Patricia Chow-Fraser est professeur de biologie à l'Université McMaster en Ontario, Canada, où elle étudie l'écologie, la conservation et la restauration des écosystèmes aquatiques. Ses travaux sur le terrain – menés principalement dans les zones côtières de la région laurentienne des Grands Lacs – visent à surveiller et à prédire l'impact à long terme des activités humaines sur la santé des écosystèmes. En plus de l'échantillonnage physique, Le laboratoire de Chow-Fraser utilise également des données satellitaires pour suivre les changements environnementaux, la connectivité des zones humides et la perte d'habitats.
UN JMP utilisatrice depuis plus de 30 ans, Chow-Fraser m'a parlé de ses recherches.
Commençons par évoquer certaines des questions centrales qui motivent votre recherche.
PCF : Nous élaborons et utilisons des indicateurs écologiques pour évaluer l'impact des activités humaines, telles que le développement urbain, agricole et récréatif et les changements climatiques, sur la santé à long terme des zones humides et des cours d'eau du bassin des Grands Lacs. Les indicateurs écologiques sont basés sur les communautés biotiques, notamment les plantes des zones humides, le zooplancton, les poissons, les amphibiens et les tortues, ainsi que sur des variables abiotiques telles que la qualité de l'eau, l'hydrogéomorphie et l'intégrité de l'habitat.
Quelle est, selon vous, l’idée fausse la plus répandue que vous rencontrez aujourd’hui en écologie ?
PCF : Une idée fausse très répandue est que les zones humides sont des friches et qu’elles doivent être drainées pour être transformées en terres utiles. Une autre chose que j’ai rencontrée est que les zones humides peuvent être créées et/ou restaurées pour retrouver leur santé et leur fonctionnalité d’origine. La plupart des zones humides ne peuvent pas être restaurées – le mieux que nous puissions faire est de les réhabiliter.
Students set a hoop net to catch turtles in a wetland.Les élèves installent un verveux pour attraper des tortues dans une zone humide.
Parlez-moi de vos méthodes de recherche. Quels types de données collectez-vous ?
PCF : Nous collectons de nombreux types de données physico-chimiques – température, oxygène dissous ou conductivité, par exemple – à l’aide de sondes de profilage vertical, ainsi que des échantillons de données sur les éléments nutritifs provenant de zones humides, de lacs et de cours d’eau, s’étalant généralement sur plusieurs années ou décennies. Nous disposons également d'ensembles de données biotiques sur l'abondance et la richesse des poissons, des invertébrés benthiques, des oiseaux, des amphibiens, ainsi que le pourcentage de couverture de macrophytes et de végétation terrestre.
Pour une utilisation dans les systèmes d'information géographique, nous collectons des données de radiotélémétrie sur les poissons et les tortues afin de déterminer leurs déplacements, leurs domaines vitaux et leurs utilisations de l'habitat. Nous exploitons souvent des ensembles de données publiques à long terme archivées pour les utiliser dans divers projets de recherche.
Students empty fyke nets into a tub. Les élèves vident les verveux dans une baignoire.
Quels sont les plus grands défis en matière de données que vous rencontrez dans ce type de travail ?
PCF : En règle générale, les ensembles de données environnementales sont volumineux et désordonnés. Le format des ensembles de données archivés publiquement nécessite un prétraitement et des manipulations pour les rendre utilisables. Les données n'ont pas tendance à répondre aux hypothèses des tests paramétriques et doivent donc être transformées avant de pouvoir utiliser des tests paramétriques, ou souvent, nous utilisons à la place des tests non paramétriques. Produire des graphiques publiables pour ces grands ensembles de données constitue également un défi.
À quoi ressemble un flux de données typique ?
PCF : Souvent, notre première étape consiste à joindre les ensembles de données biotiques et abiotiques par ID de station et par date. La plupart des données commencent dans Excel et les champs de date sont saisis dans différents formats. Nous devons standardiser le format de date et nous assurer que le nom du site est identique dans tous les ensembles de données avant de les joindre. Nous devons parfois diviser les valeurs de test par tests avant de pouvoir effectuer des analyses multivariées. De tels prétraitements et manipulations sont parfois effectués sur des ensembles de données comportant des millions de lignes et des dizaines de colonnes.
A student uses an antenna to track the location of turtles with transmitters.Un élève utilise une antenne pour suivre l'emplacement des tortues avec des émetteurs.
Pouvez-vous partager un exemple d’une période au cours de laquelle une approche statistique particulière vous a conduit à une découverte ou à un résultat clé ?
PCF : À la fin des années 1990, nous élaborions des indicateurs écologiques pour déterminer l’efficacité d’un projet de restauration du marais Cootes Paradise à Hamilton, en Ontario. Parallèlement, je quantifiais également les changements à long terme dans la qualité de l'eau et les communautés biotiques à Cootes Paradise. J'ai utilisé une analyse en composantes principales pour montrer que l'ensemble des paramètres de qualité de l'eau changeait de manière prévisible à mesure que Cootes Paradise se dégradait sur cinq décennies.
De la même manière, les espèces de zooplancton ont également changé de manière prévisible au fil du temps, en fonction de la tolérance publiée à l'égard de la qualité de l'eau dégradée. Mon doctorant a utilisé les deux ensembles de données dans une analyse de correspondance canonique pour développer l'indice du zooplancton des zones humides, qui a ensuite été utilisé pour suivre l'efficacité de la restauration des marais. En utilisant la même approche, notre laboratoire a ensuite développé l’Indice des macrophytes des zones humides et l’Indice des poissons des zones humides que nous utilisons depuis pour évaluer l’état de santé de centaines de zones humides dans tout le bassin des Grands Lacs.
Paired fyke nets are left overnight to catch fish that swim from open water into the nets.Des verveux jumelés sont laissés toute la nuit pour attraper les poissons qui nagent des eaux libres dans les filets.
Quand avez-vous réalisé que les statistiques constitueraient une partie importante de vos recherches ? Comment avez-vous appris les statistiques ?
PCF : J'ai eu la chance de connaître un grand professeur d'écologie de l'Université de Waterloo qui a révélé la valeur des statistiques à ses étudiants. Il a infusé les statistiques tout au long des trois cours que j'ai suivis avec lui, et j'ai appris l'essentiel de ce que je sais non pas des cours de statistiques traditionnels, mais de ces cours d'écologie. J'ai essayé de mettre cela à profit dans mon propre enseignement à McMaster.
Quels conseils donneriez-vous à la prochaine génération d’étudiants et d’étudiants diplômés en biologie ?
PCF : La statistique est un langage universel de recherche. Si les étudiants n’ont pas accès à des traducteurs personnels, ils doivent alors apprendre à parler eux-mêmes cette langue pour tirer le meilleur parti de leurs recherches. La maîtrise des statistiques exige que les étudiants les pratiquent aussi souvent que possible et soient prêts à partager ce qu'ils savent avec les autres, même si cela signifie qu'ils font parfois des erreurs. Comme dans toute langue, certains mots sont plus importants que d’autres, et les élèves doivent d’abord apprendre à connaître ces mots.
Fish caught in fyke or seine nets are placed in a tub before they are processed.Les poissons capturés dans les verveux ou les sennes sont placés dans un bac avant d'être transformés.
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