Recherche:Mise au point d'un drone subaquatique/Présentation et origine du projet

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Cette page décrit dans quelles circonstances et quand a émergé l’idée de ce projet.

Depuis les premières inventions destinées à explorer le milieu subaquatique (ici à la fin des années 1800 par Eugen von Ransonnet-Villez, de nombreux progrès ont été faits, mais cet environnement est encore méconnu, et le matériel couteux ou l'exploration parfois dangereuse

De même pour le rendu de l'exploration (ici : lithographie de Eugen von Ransonnet-Villez présentant pour la 1ère fois des « coraux verts » dans leur environnement).
La vidéo et la photo subaquatiques démultiplient les possibilités d'exploration

Exemple d'utilisation de la vidéo pour un inventaire de la biodiversité du fond, travail plus fastidieux sous l'eau que sur terre.

Contexte

Depuis 400 ans au moins, des naturalistes (scientifiques et amateurs) explorent, inventorient, classent et étudient la biodiversité subaquatique.

C'est une tâche immense et difficile car comme la biodiversité du sol, elle est souvent discrète voire cachée et elle regroupe des millions d'espèces, souvent encore moins accessible que dans les milieux émergés et les sols.
En outre ces espèces sont souvent menacées ou ont parfois peut-être déjà disparu. Enfin leurs habitats se dégradent, y compris en eaux douces et dans le monde entier où les amphibiens, poissons d'eau douce et certains invertébrés aquatiques comptent parmi les espèces les plus menacées au monde rappelle l’UICN. Enfin, l'aire de certaines populations de poissons est remontée de 300 km vers le nord, très probablement en réponse au réchauffement des eaux ; Suivre et étudier de tels phénomènes (locaux et globaux) est un travail considérable. Cela nécessite d'affiner et renouveler l'observation in situ.

Depuis peu les progrès de l'informatique et l'émergence de l'Internet ont permis que les Sciences participatives se mobilisent avec de nouveaux outils pour contribuer à cet inventaire général de la biodiversité, avec par exemple en France Wikispecies ou en France les projets DORIS, 20 000 yeux sous les mers, Cybelle planète, observatoire des requins de Polynésie, l’Observatoire des paysages sous-marins Méditerranéen (pour les plongeurs), Ocean Obs (aquitaine), Reef Check (coraux)...

Dans cette esprit, des plongeurs bénévoles et des naturalistes s’organisent pour aider les scientifiques à mieux inventorier les micropaysages et la biodiversité subaquatiques. Parfois il faudrait attentivement explorer des eaux glacées, très troubles ou des failles ou des anfractuosité inaccessibles à l'Homme sans fortement perturber le milieu.

Des drones nautiques (ex : SPEEdoo) et aériens sont apparus dans les années 2000, conçus pour aider à l’inventaire et à l'évaluation environnementale des zones humides, des herbiers flottant, des berges, mais encore inadaptés aux études véritablement subaquatiques.
Il semble utile de développer et améliorer des drones subaquatiques notamment capable d’explorer ces endroits et d'autres, tels que rivières tubées ou souterraines, sédiments et eaux polluées ou très turbides…), avec le moins d’impacts environnementaux possibles.

Motivation originelle du projet

Besoins et de premières initiatives en faveur de l'observation participative de la biodiversité subaquatique

En 2014-2015, en Belgique et dans le nord de la France (où est né DORIS), plusieurs démarches d'exploration de la biodiversité subaquatique sont en cours (dont dans le Bassin wallon de l'Escaut, dans des eaux localement polluées ou si fréquentées par les péniches ou navires que ce travail ne peut parfois pas être fait sans risques par des plongeurs, quand il n’est pas simplement interdit comme dans les canaux, darses, écluses, ports, etc.).

Les eaux claires et bleues de certaines carrières et gravières sont bien connues des plongeurs qui s'y entrainent et des photographes et cameramen subaquatiques. Bien qu'isolées et bien que souvent relativement pauvres en nutriments (et pour cette raison) elles sont un refuge ou un habitat de substitution pour certaines espèces et accueillent parfois de belles populations d'espèces peu communes ou devenues peu communes (méduses d'eau douce, éponges d'eau douce, écrevisses autochtones ou certains bryozoaires).

Ailleurs, depuis les années 1970, malgré les efforts faits suite à la loi sur l'eau et à plusieurs directives européennes dont la Directive cadre sur l'eau, la situation semblait partout stagner ou se dégrader en ville comme en milieu rural (à priori respectivement à cause des pollutions urbaines et à cause de la turbidité et de la qualité médiocre des eaux de surface dans les campagnes cultivées) et même au cœur de nombreuses réserves naturelles ou autres aires protégées. De plus, dans un contexte de mondialisation et d'accélération du transport maritime, les cours d'eau d'Europe de l'ouest, artificiellement mis en relation par un réseau de plus en plus interconnecté de canaux sont devenus des couloirs de propagation pour de nombreuses espèces invasives ou introduites (moule zébrée, renouée du japon notamment).

Des signaux faibles ou phénomènes émergents invitent à mieux observer

Curieusement, notamment depuis 2004 environ, localement des riverains, des naturaliste et des pêcheurs signalent le retour de libellules, de demoiselles, de poules d'eau, puis de foulques puis de grèbes et hérons, d'amphibiens, d'épinoches et autres poissons là où on n'en voyait plus depuis parfois plusieurs décennies, et dans des milieux considérés comme « très dégradés » en raison de séquelles industrielles notamment.

Des données utiles sont disponibles pour certains bioindicateurs suivis par les Agences de l'eau ou pour certains poissons bien suivis par l’ONEMA et les fédérations départementales de pêcheurs, mais de nombreuses espèces aquatiques sont encore méconnues ou imparfaitement suivies.

Cela nous a incité à observer de plus près ce qui se passait dans ces cours d'eau. Plusieurs petites campagnes exploratoires (coups de sondes, souvent informelles et bénévoles ou quelques suivis plus intenses ont été conduites à partir des berges, par pêche électrique ou grâce à des plongeurs.
Ces observations sont en cours d'analyse et encore très fragmentaires mais elles montrent que (dans certains contextes uniquement), dont en ville et dans quelques cours d'eau et canaux autrefois réputés (à juste titre) parmi les plus pollués d'Europe, quelques années après la mise en route ou la modernisation d'une station d'épuration, d'un lagunage naturel, ou après des opérations de renaturation, après le curage d'un canal (ex Canal de Roubaix), après une fermeture à la circulation des péniches, en aval d'un apport d'eau d'exhaure (Moyenne-Deûle) ou encore après la fermeture d'une usine très polluante (Métaleurop Nord par exemple, sur la Haute-Deûle) ou après l’introduction du No-Kill par les pêcheurs, des espèces parfois rares ou inattendues réapparaissaient. Parfois il s'agit d'espèces réintroduits par l'homme (ex : réempoissonnement) ou hélas aussi d'espèces non souhaitées (invasives ou envahissantes ou responsables de blooms susceptibles de causer des phénomènes d'hypoxie voire de de zones mortes ou de favoriser des épisodes de botulisme aviaire) mais ce n’est pas toujours le cas. Dans les deux cas il apparait utile d’en savoir plus, car les phénomènes d'invasion biologique, comme ces phénomènes locaux de résilience sont tous deux parfois spectaculaires, sont des signes intéressant pour les prospectivistes, et les comprendre pourrait nous aider à développer des approches plus pertinentes d'anticipation et d'adaptation face au dérèglement climatique.

La ville de Lille a mis en place un observatoire local de la biodiversité et les premières opérations exploratoires et de renaturation dans la Deûle, de même que dans le Canal de Roubaix, par la Maison de l'eau, de la pêche et de la nature de Roubaix, ont révélé des phénomènes inattendus (mais souvent explicables) de renaturation au moins partielle (partielle car les sols et sédiments pollués ne se dépolluent pas spontanément ni rapidement quand les polluants sont non-dégradables (métaux lourds et métalloïdes écotoxiques) ou très lentement ou difficilement dégradables (ex dioxines, PCB, furanes, certains pesticides, etc.).

De premières découvertes

Trouver des méduses d'eau douce, de grandes éponges coloniales, des tapis de bryozoaires ou des colonies de cristatelles dans les carrières inondées par de l'eau de nappe ou des milieux isolés préservés de la pollution est agréable mais pas vraiment inattendu. Par contre ceci est beaucoup plus étonnant dans une grande ville et dans une rivière encore considérée il y a 40 ans comme un égout à ciel ouvert.

Nous avons ainsi fait (en quelques mois dans le nord de la France) quelques belles et intrigantes découvertes :

• Exemple 1 : Champignon subaquatique à lamelles, il s'agit semble-t-il du second cas au monde (et 1er en Europe) ;
• Exemple 2 : spectaculaire biofilm subaquatique ;
• Exemple 3 : Une éponge d'eau douce et un bryozoaire inhabituels...

Ces trouvailles (et il y en a eu d'autres) nous encouragent et nous engagent à mieux explorer les canaux, certaines carrières inondées et rivières souterraines ou tubées (pour y découvrir des espèces nouvelles ou qu'on n'y pensait pas présentes, mais aussi pour y détecter l'arrivée d'espèces invasives). Il est probable que de nombreuses découvertes sont encore à faire, avec des enjeux majeurs en termes sanitaires, climatiques et de services écosystémiques.

Cependant explorer les canaux, des cours d'eau autrefois pollués de régions industrielles n’est pas sans risque. De petites blessures s'infectent facilement avec des risques d'infection par des pathogènes antibiorésistants. De plus la plongée nécessite des moyens humains, techniques et financiers assez lourds et ne permet pas de d'explorer certains milieux inaccessibles. D'où l’idée de rechercher un ROV pour nous assister dans cette tâche. Aucun des ROV disponibles ne semble répondre à nos besoins toute l'année, ou alors seulement partiellement et à des prix prohibitifs.

L'observation dynamique in situ par robot-drone ; une réponse encore à améliorer

Elle ne répondra jamais à tous les besoins, mais elle devient nécessaire. Elle peut être théoriquement utilisée en toutes saisons et de jour comme de nuit, y compris dans certaines environnement difficiles pour mieux comprendre l'environnement subaquatique alors que les caméras statiques et préleveurs automatiques et autres sondes apportent des observations certes indispensables, mais qui ne suffisent pas à permettre de comprendre de nombreux phénomènes dynamiques et complexes (interactions biologique telles que relations prédateurs-proies, réseaux trophiques, migrations verticales et horizontales, quotidiennes ou saisonnières, dérive des invertébrés, cycles nycthéméraux, etc.).

Naissance du projet

Il est né au printemps 2015, de rencontres entre des écologues, des responsables et membres d'espaces lillois de coworking, des « makers » du Mutualab de Lille, passionnés de robots et drones et méthodes nouvelles de travail (contributives notamment). Merci à eux.

L'une de nos premières sources d'inspiration est un robot de type ROV, Open source, léger et peu couteux, l’Open Rov.
Collaborativement mis au point en Amérique du Nord, il se montre très utile pour une exploration préalable, notamment dans les lacs et eaux lentes et claires, mais ses capacités sont trop limité en conditions plus difficiles de courant, de turbulences, de turbidité élevée de l’eau, ou en cas de végétation très dense (longues algues filamenteuses notamment).

Les 6 premiers mois du projet seront prioritairement consacrés à affiner le cahier des charge du robot et à préparer un programme techniques et scientifique, un dispositif d'animation et de recherche de fonds (crowdfunding) pour les aspects "outils et matériaux, prototypage et construction, tests, mise au point"

L'exploration des solutions existantes et émergentes nous laissent penser que relever ce défi est faisable (et d'intérêt général). Merci de nous y aider.

Pour en savoir plus sur le robot-drone lui-même, voir les détails du [cahier des charges du ROV]