– BACH

Dans un monde fortement modifié par les activités humaines, il devient urgent de mieux comprendre la relation entre la diversité biologique et le fonctionnement des écosystèmes. Ceci implique de comprendre à la fois les mécanismes qui expliquent la dynamique de la diversité et leur relation avec le bon fonctionnement des systèmes écologiques. Dans cette optique, l?hypothèse d?assurance biologique suppose que la biodiversité puisse jouer le rôle d?un « tampon » face aux variations environnementales. L?hypothèse d?assurance temporelle propose que cette effet tampon découle d?une complémentarité temporelle. L?hypothèse d?assurance spatiale applique cette idée dans une métacommunauté (somme de communautés reliées par la dispersion), en considérant que la complémentarité temporelle peut venir d?une complémentarité spatiale et de taux de dispersion appropriés entre les communautés. Les prédictions de ces modèles sont doubles : (1) d?abord la productivité temporelle moyenne des écosystèmes (face aux variations environnementales) sera plus forte (et son coefficient de variation sera faible) pour une forte diversité et (2) dans une métacommunauté, la diversité sera maximale (et donc l?effet d?assurance optimal) pour des niveaux d?hétérogénéité et de flux d?individus intermédiaires entre les écosystèmes. L?hypothèse d?assurance biologique a reçu une forte attention ces dernières années car elle relie directement la vulnérabilité des systèmes biologiques aux changements globaux dus aux activités humaines (fragmentation, homogénéisation, perturbations). Par contre elle manque encore de validation expérimentale et n?a pas encore développé sa dimension évolutive. Notre projet est construit autour de ces limitations et combinera approches théoriques et expérimentales pour mieux comprendre la relation entre la diversité biologique et le fonctionnement des écosystèmes en conjuguant les connaissances actuelles en écologie et en évolution. Ce travail s?intègre dans un programme de recherche initié par Nicolas Mouquet depuis qu?il a été recruté au CNRS en 2004. Nicolas Mouquet a déjà bénéficié d?un financement EC2CO qui lui a permis de monter un réseau de jeunes collaborateurs autour de son projet et d?équiper un laboratoire de microbiologie. L?originalité de son travail à déjà été récompensé par un article publié dans la revue Nature sur la radiation adaptative de la bactérie Pseudomonas fluorescens dans une métacomunauté (Venail et al 2008). Un financement ANR jeune chercheur semble maintenant le meilleur moyen de lui permettre de pousser son programme de recherche plus loin. Nous développerons deux axes de recherches complémentaires : hypothèses d?assurance Ecologique (axe I) et Evolutive (axe II). La partie expérimentale de l?axe I utilisera les communautés bactériennes marines pour tester sur le terrain les prédictions l?hypothèse d?assurance. Sa partie théorique propose de pousser plus loin l?étude de l?effet d?assurance en intégrant des paysages plus réalistes et en appliquant l?idée d?assurance à l?étude des réseaux trophiques. La partie expérimentale de l?axe II utilisera la bactérie Pseudomonas fluorescens SBW25 au laboratoire (microcosmes) pour étudier l?évolution des largeurs de niches dans un environnement variable dans le temps et l?importance relative des effets d?assurances écologique et évolutive. La partie théorique de l?axe II développera les bases d?une hypothèse d?assurance évolutive en considérant la possibilité de l?évolution des niches écologiques. Notre travail est par nature multidisciplinaire, alliant les domaines de l?écologie des communautés, des écosystèmes, l?évolution, la microbiologie et la modélisation des systèmes complexes. Nous allons utiliser les bactéries comme modèle biologique car elles sont facile à cultiver, ont des temps de génération rapides, des populations de grande taille et peuvent être confinées dans des espaces restreints ce qui facilite la réalisation de protocoles expérimentaux élaborés et robustes. Depuis quelques années elles sont devenues centrales pour étudier expérimentalement les conditions du maintien de la diversité biologique et la relation entre diversité et fonctionnement des écosystèmes.