Réseaux de réseaux d'interactions : rétroactions entre connectivité spatiale et fonctionnement des réseaux trophiques – WINE

Les changements d'usage des sols, la destruction et la fragmentation des habitats sont parmi les principaux facteurs de la crise actuelle de la biodiversité. Si les approches centrées sur les espèces ont permis de développer des stratégies de remédiation potentielles contre le déclin des espèces menacées, elles sont clairement insuffisantes compte tenu de la complexité des interactions écologiques et du potentiel de ces interactions à amplifier ou atténuer les dommages écologiques d'origine anthropique.
L'objectif général du projet WINE est de comprendre comment la connectivité spatiale affecte les interactions écologiques dans les méta-écosystèmes en modifiant le mouvement des organismes et de leurs ressources et, inversement, comment les interactions écologiques affectent la connectivité spatiale effective au sein des paysages en modifiant l'utilisation de l'espace par les organismes et leur impact associé sur leurs ressources. Ces rétroactions entre connectivité spatiale et interactions écologiques sont susceptibles de se produire à différentes échelles spatiales et temporelles et déterminent les propriétés des écosystèmes.
Pour parvenir à une meilleure compréhension de ces processus, nous proposons de mener des recherches théoriques et empiriques en développant des modèles prédictifs, en utilisant des expériences en microcosme et en analysant de grands jeux de données existants sur les réseaux trophiques spatialisés. Cette approche intégrée devrait renforcer notre compréhension des mécanismes à l'œuvre dans le fonctionnement des réseaux trophiques spatialisés. Le projet WINE associe six laboratoires aux expertises complémentaires, permettant de mener à bien les recherches proposées pour ces trois axes.
Nous commencerons les activités de modélisation en développant un modèle de méta-réseau trophique pour comprendre en quoi la structure du réseau spatial sous-jacent affecte les propriétés des réseaux trophiques locaux. Nous étendrons ensuite ce modèle en considérant la dynamique évolutive des réseaux trophiques en réponse au réseau spatial et à l’hétérogénéité de l’environnement, notamment via la taille et les capacités de dispersion des espèces. Pour finir, nous distinguerons mouvements de fourragement et mouvements de dispersion afin de mieux comprendre les conséquences des différents types de mouvement pour la connectivité des méta-écosystèmes et leurs dynamiques.
Les expériences sur protistes en microcosme permettront de tester certaines prédictions issues des modèles. Dans un premier temps, nous mesurerons la connectivité effective en fonction de la complexité des réseaux trophiques utilisés. Ensuite, nous explorerons le lien entre complexité des réseaux spatiaux et propriétés des réseaux trophiques locaux. Nous combinerons cet aspect avec un gradient d’hétérogénéité environnemental. Enfin, nous étudierons l’évolution des espèces manipulées afin de comprendre en quoi le réseau spatial affecte leurs capacités de dispersion.
L’étude de jeux de données existants portant sur des réseaux trophiques dans des rivières, lacs, récifs coralliens, et des paysages agricoles nous permettra d’explorer certaines prédictions des modèles développés. Une première étape consistera à compléter les jeux de données, principalement via l’acquisition des réseaux spatiaux mis en jeu. Ces jeux de données seront d’abord explorés pour analyser en quoi la structure spatiale et l’hétérogénéité environnementale affectent les réseaux trophiques locaux. Dans un deuxième temps, nous nous intéresserons au lien entre réseau spatial et propriétés du méta-réseau et comparerons explicitement les effets observés entre réseaux dendritiques (semblables aux rivières) et plans (semblables aux systèmes prairiaux).
Forts de ces connaissances fondamentales, nous pensons que la gestion et la restauration des écosystèmes en réponse aux impacts humains permettront de mieux gérer la complexité des interactions entre espèces.