La stabilité écologique, une notion en 3 dimensions
Publié par Adrien le 16/12/2019 à 08:00
Source: CNRS INEE
Comprendre ce qui détermine la stabilité des communautés écologiques est l'une des plus anciennes questions de l'écologie, une question qui est devenue encore plus pressante dans le contexte actuel des changements globaux. Mais qu'est-ce que la stabilité d'une communauté écologique, et comment la mesurer ? Une équipe de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM - CNRS/Université de Montpellier/IRD/EPHE) a mis en place diverses simulations numériques afin de tenter de répondre à ces questions. Les résultats sont parus dans la revue PNAS et fournissent des lignes directrices sur la façon dont la stabilité peut être quantifiée dans les systèmes naturels.


Réseau de corrélation entre les 27 mesures de stabilité évaluée dans ce travail. Chaque disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) représente une métrique de stabilité. Leur couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s)...) correspond au groupe de stabilité auquel appartient la métrique: en jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) la réponse à court terme de la communauté à une perturbation ponctuelle, en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur cette fréquence. Le...) la sensibilité de la communauté à une perturbation maintenue dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une teinte...) la distance de la communauté à un changement abrupt de fonctionnement. L'épaisseur des liens entre les mesures de stabilité reflète l'intensité de la corrélation entre les métriques. © Virginia Domniguez

Dans la littérature, la stabilité écologique a été mesurée de nombreuses manières. On peut par exemple évaluer dans quelle mesure la biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le domaine de l'énergie, le terme de...) ou le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'individus d'une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il...) sont variables dans le temps. On peut aussi estimer le temps qu'il faut à la communauté pour retrouver son état initial après une perturbation. Certaines métriques mesurent la "robustesse", qui quantifie les conséquences de l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans plusieurs domaines :) d'une espèce sur le reste de la communauté, ou encore la perturbation maximale qu'une communauté peut subir avant de s'effondrer.

Cette multitude de façons dont la stabilité peut être mesurée pose cependant des questions fondamentales: toutes ces mesures quantifient-elles la même chose ? Si toutes les métriques de stabilité sont fortement corrélées les unes aux autres, cela signifie qu'elles mesurent la même chose ; dans ce cas la stabilité peut être estimée de différentes manières, mais le choix de la métrique n'a pas d'importance. Dans le cas contraire, cela signifie que la stabilité n'est pas un concept unique, mais qu'elle peut être décomposée en différents sous-ensembles (ou "dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de révolution.) ") qui restent à identifier.

Dans cette étude, une équipe de l'Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM - CNRS/Université de Montpellier/IRD/EPHE) tente de répondre à cette question fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.). En utilisant des simulations numériques, les scientifiques quantifient la stabilité de communautés écologiques à l'aide de 27 métriques différentes couramment utilisées dans la littérature écologique. L'étude de l'interdépendance entre ces métriques de stabilité suggère qu'il y a trois groupes de métriques indépendants qui contiennent des informations différentes quant à la stabilité de communauté écologiques. En d'autres termes, la stabilité peut donc être décomposées en trois catégories (ou trois 'dimensions'):

La réponse à court terme de la communauté à une perturbation ponctuelle (par exemple: à quelle vitesse (On distingue :) la communauté s'éloigne-t-elle de son état d'origine lorsqu'elle est perturbée) ; La sensibilité de la communauté à une perturbation maintenue dans le temps (par exemple: quels sont les changements de productivité observés lors d'une augmentation de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et...) annuelle moyenne) ; La distance de la communauté à un changement abrupt de fonctionnement (par exemple: quelle augmentation de température annuelle moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer la...) conduit à un effondrement de la communauté).

Cette étude publiée dans la revue PNAS montre qu'il n'y a pas qu'une seule façon d'être stable, mais plutôt trois. Pour mesurer la stabilité globale d'un système écologique, il faudrait donc mesurer au moins une métrique de chacun de ces trois groupes. L'identification de ces composants de la stabilité aide notamment à clarifier des décennies de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) sur la stabilité des communautés écologiques.

Référence
Virginia Dominguez-Garcia, Vasilis Dakos, Sonia Kéfi, Unveiling dimensions of stability in complex ecological networks, PNAS
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