Rétroactions écologie-climat dues à l’évolution de la taille et de la forme du phytoplancton – PHYTBACK

Les interactions entre climat et phytoplancton sont parmi les plus fortes en écologie. L'importance du phytoplancton dans le recyclage global du carbone est largement démontrée. En revanche, l'impact de l'évolution darwinienne du phytoplancton sur le cycle du carbone reste beaucoup moins connu. Pourtant, l'adaptation est particulièrement importante pour prédire la réponse des écosystèmes aux changements climatiques, car elle va moduler la réponse écologique aux changements environnementaux. Les modèles récents de circulation océanique intègrent l'écologie du phytoplancton. Ici nous proposons de raffiner la définition des processus écologiques et d'autoriser l'adaptation de taille et de forme du phytoplancton dans les modèles océaniques, ainsi que dans des modèles plus stratégiques d'écosystèmes d'eau douce. Les communautés phytoplanctoniques sont structurées en taille, et les dynamiques écologiques dépendent fortement de la taille et de la forme des cellules. De plus, la taille du phytoplancton va influencer l'efficience de la pompe biologique à carbone qui séquestre le carbone atmosphérique dans l'océan via la sédimentation des cellules. Enfin, la dynamique et l'évolution du phytoplancton dépendent fortement des niveaux trophiques supérieurs avec lesquels les interactions sont généralement taille-dépendantes. Toutes ces propriétés sont communes aux écosystèmes marins et d'eau douce. Nous modéliserons donc l'écologie du phytoplancton en prenant en compte la structure physiologique (taille et forme de cellule, quotas en nutriments) des communautés phytoplanctoniques ainsi que de tout le réseau trophique. Nous étudierons un panel de modèles couvrant une large gamme d'échelles spatio-temporelles variant de l'océan mondial jusqu'au lac, et répondant à différentes problématiques théoriques. Les prédictions quantitatives de nos modèles seront testées contre expérimentions (mésocosmes d'eau douce) et contre données écologiques et génomiques (expédition Tara autour du monde). La question clé que nous posons ici est: « l'adaptation accélère ou ralentit-elle l'effet des changements climatiques sur le cycle global du carbone? »