Étude : Un modèle inverse pour les réseaux alimentaires et la stabilité des écosystèmes
Dans une nouvelle étude publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, les auteurs Gabriel Gellner et Kevin McCann de l'Université de Guelph et le professeur externe SFI Alan Hastings (UC Davis) inversent une approche classique de la modélisation du réseau alimentaire.
Force d'interaction relation avec la généralité de l'alimentation
image: Gellner et. al./PNAS, Fig 4. in paper
Dans une nouvelle étude publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, les auteurs Gabriel Gellner et Kevin McCann de l'université de Guelph et le professeur externe SFI Alan Hastings (UC Davis) inversent une approche classique de la modélisation des réseaux alimentaires. Au lieu d'essayer de reproduire des écosystèmes stables et complexes en utilisant des représentations simplistes des interactions entre les espèces, la nouvelle méthode inverse des auteurs suppose que les écosystèmes existent et travaille à rebours pour caractériser les réseaux alimentaires qui soutiennent cette hypothèse. Leur travail représente une étape importante dans la résolution d'une question écologique fondamentale, à savoir comment la biodiversité favorise la stabilité des écosystèmes. Les résultats permettent de comprendre comment la nature peut réagir aux perturbations anthropogéniques croissantes.
"Plutôt que de commencer par ce qui est difficile à mesurer, à savoir l'influence des espèces les unes sur les autres, nous commençons par le nombre d'espèces présentes et nous déterminons comment elles interagissent de manière à expliquer leur coexistence", explique M. Hastings.
Les écosystèmes de la Terre présentent une dynamique étonnamment stable, mais les tentatives de compréhension de cette stabilité ont déconcerté les écologistes pendant des générations. Lord Robert May, ancien président du conseil scientifique de la SFI, s'est inspiré de la théorie économique pour introduire la matrice communautaire, un outil mathématique permettant de décrire les relations entre les espèces au sein d'un écosystème. La matrice utilise les interactions entre les espèces comme base pour expliquer le rôle de la diversité et de la complexité dans la stabilité de l'écosystème. Cette approche est utile car elle prend en compte toutes les interactions du réseau alimentaire ; elle est insuffisante car elle nécessite des hypothèses trop simplistes sur la manière dont les organismes sont liés les uns aux autres. De nombreux modèles basés sur cette technique montrent que la stabilité diminue à mesure que la biodiversité augmente, ce qui contredit les écosystèmes stables observés.
Or, il est essentiel de comprendre comment les grands écosystèmes complexes persistent. Si nous ne parvenons pas à comprendre les mécanismes qui stabilisent les écosystèmes, nous ne pourrons pas les préserver face à un chaos toujours plus grand, comme les phénomènes météorologiques violents, les incendies de forêt ou les espèces envahissantes.
L'approche inverse réussit grâce à l'inclusion de contraintes biologiques dans le modèle. Une contrainte de faisabilité impose que seules les interactions réelles soient représentées dans le modèle. En outre, une contrainte énergétique stipule qu'un repas ne peut pas produire plus d'énergie que la chasse n'en requiert car, dans une chaîne alimentaire, seuls 10 à 20 % de l'énergie d'une ressource sont transférés au consommateur.
"Nous voyons beaucoup d'écosystèmes diversifiés dans le monde", explique M. Hastings. "Nous avons montré que si l'on introduit les informations biologiques appropriées dans le modèle, il est possible de simuler des écosystèmes vastes et diversifiés et de comprendre pourquoi ils sont stables.
Les auteurs soulignent que l'approche inverse offre des avantages théoriques majeurs par rapport à l'approche classique de May, introduite il y a plus de 40 ans. "Alors que l'approche de Robert May fonctionnait avec un univers statistique..., l'approche inverse a la propriété nouvelle de nous permettre de n'examiner que la collection de réseaux correspondant à des solutions réalistes et réalisables.
La matrice communautaire de May a catalysé la théorie écologique pendant près d'un demi-siècle. Tout comme May s'est inspiré de l'économie pour repenser les relations entre diversité et stabilité, Hastings et ses coauteurs s'inspirent des efforts récents de la génomique. Les auteurs estiment que leur approche inverse est, elle aussi, "riche en possibilités d'avancées théoriques".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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