EcoEvoTip, une approche éco-évolutive pour étudier la résilience et les points de bascule dans les écosystèmes soumis à des stress

EcoEvoTip, une approche éco-évolutive pour étudier la résilience et les points de bascule dans les écosystèmes soumis à des stress

EcoEvoTip, une approche éco-évolutive pour étudier la résilience et les points de bascule dans les écosystèmes soumis à des stress

Bien que les dynamiques écologiques avec points de bascule, c’est-à-dire, des basculements de systèmes entre deux points d’équilibre localement stables, soient bien étudiés, l’interaction entre ces points de bascule, la résilience des écosystèmes et la structure phénotypique des populations n’est pas bien comprise. L’objectif de ce projet est de développer un cadre théorique permettant de mieux comprendre comment la dynamique à la fois écologique et évolutive de la population peut affecter, ou être affectée par les points de bascule dans les écosystèmes soumis à des stress.

Diagramme de phase des équilibres écologiques (zones colorées), en fonction du taux de diffusion des nutriments (u) et du trait phénotypique des plantes submergées (z). Ce trait phénotypique mesure la profondeur à laquelle les plantes submergées (S) développent leur feuillage, tandis que les plantes de surface (F) flottent sur l’eau. Les équilibres écologiques sont complexes : les plantes submergées et flottantes peuvent être présentes seules, en cohabitation, et pour certains paramètres, plusieurs équilibres écologiques coexistent.

Questions et outils mathématiques

Ces dernières années, il a été compris comment les modèles de populations structurées décrivant des populations sexuées peuvent être reliés à des modèles simples, décrivant la dynamique du phénotype moyen d’une population. Cette connexion quantitative a été obtenue grâce à l’utilisation de distances de Wasserstein. Les chercheurs tirent parti de ces limites asymptotiques pour développer des modèles macroscopiques décrivant les dynamiques plastiques des populations.

Les effets plastiques permettent aux populations de s’adapter à des conditions de stress plus rapidement que sous l’effet de processus évolutifs. Ces adaptations plastiques ne sont cependant pas héritables et leurs effets sur les points de bascule des écosystèmes ne sont pas bien compris. Les chercheurs espèrent que les nouveaux modèles obtenus par cette méthode permettront d’apporter un point de vue original sur cette question.

Premiers résultats et perspectives

Les premiers résultats du projet portent sur la dynamique écologique d’un lac soumis à un stress d’eutrophisation. Cet écosystème peut être dominé par un unique type de végétaux (plantes de surface ou plantes submergées), ou par une combinaison de ces deux groupes d’espèces. Les chercheurs ont montré que les dynamiques écologiques et évolutives jouent conjointement sur cet écosystème. Cela peut aboutir à des phénomènes de diversification des plantes submergées en de multiples phénotypes, ou au contraire, donner lieu à des suicides évolutifs, définis par des dynamiques évolutives menant à la disparition d’une espèce.

Le projet est à l’interface de l’écologie des écosystèmes et de la biologie évolutive mathématique. Il est porté par une doctorante, Sirine Boucenna, dont la thèse a été financée par l’iMPT.

Modalités et résultats
des appels iMPT

Modalités et résultats des appels iMPT