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Le mystère qui entoure la stabilité des écosystèmes complexes se dissipe

par Frédéric Magné - publié le

Dans les années soixante-dix, le chercheur australien Robert May développe un modèle prédisant que les écosystèmes complexes ne devraient exister du fait de leur trop grande sensibilité aux perturbations. Dans deux études publiées récemment dans Nature Communications, une équipe internationale regroupant des scientifiques de l’Unité Evolution, Ecologie et Paléontologie (EEP, CNRS/Université des sciences et technologies de Lille) et du Centre pour la biodiversité marine, l’exploitation et la conservation (MARBEC, CNRS/Université de Montpellier/IRD/IFREMER) analyse le modèle de May sous un jour nouveau. En proposant une extension spatiale de ce modèle théorique puis en vérifiant ses prédictions à l’aide d’un important jeu de données empiriques, ces travaux devraient aider à mieux appréhender plusieurs problèmes pratiques de l’écologie.

Réseau trophique marin de la péninsule du Yucatan (Mexique) Illustration d’un écosystème complexe. Chaque cercle représente une espèce. La couleur des cercles illustre la position de l’espèce dans la chaine alimentaire, des producteurs primaires (en vert) aux prédateurs apicaux (en rouge). Chaque ligne représente une interaction trophique entre deux espèces. Un écosystème complexe, composé d’un grand nombre d’espèces interconnectées,est théoriquement moins stable qu’un écosystème moins diversifié. (Crédit : Claire Jacquet)

 
Les travaux de Robert May ont joué un rôle fondamental dans le développement de l’écologie théorique. L’étude qu’il publie en 1972 dans la revue Nature jette pour sa part un véritable pavé dans la mare. A l’aide d’un modèle mathématique, le chercheur y démontre en effet que des écosystèmes aussi élaborés que la grande barrière de corail ou la forêt tropicale ne peuvent perdurer. Du fait de leur trop grande complexité, ceux-ci seraient en effet trop exposés aux perturbations pour être suffisamment résilients. Quarante ans plus tard, les chercheurs en écologie théorique tentent toujours de prendre en défaut le modèle de Robert May, sans grand succès. En abordant la question sous deux angles originaux, une équipe constituée de chercheurs français, québécois et américains ouvre sans doute la voie à des avancées majeures en la matière.

Dans un premier article, les scientifiques ont développé une extension spatiale du modèle de May afin de mieux rendre compte des nombreuses connexions qui s’établissent entre divers écosystèmes. Il en va par exemple ainsi des nutriments qui circulent d’un océan à l’autre jusqu’à influencer la distribution des stocks de poissons ou des grandes migrations d’oiseaux qui connectent les continents entre eux. « Notre modèle démontre qu’un niveau de dispersion intermédiaire entre des milieux naturels distincts tend à stabiliser l’ensemble du système dès lors que celui-ci est envisagé à une échelle beaucoup plus vaste, ce qui rend alors possible l’existence d’écosystèmes riches et complexes  », explique François Massol, chercheur au sein de l’Unité Evolution, Ecologie et Paléontologie de Lille et coauteur de ces travaux.

La seconde étude a quant à elle consisté à compiler et analyser les données issues de 116 réseaux trophiques terrestres, marins et d’eau douce afin de vérifier les funestes prédictions du modèle de May concernant les écosystèmes complexes. Pour chacun de ces réseaux qui peuvent être assimilés à autant d’écosystèmes différents, les chercheurs ont fait varier de manière aléatoire les interactions de type prédation susceptibles de relier les espèces entre elles. Leurs investigations tendent à montrer que l’existence d’un grand nombre d’interactions faibles et la structure très organisée des réseaux écologiques sont les fondements de la stabilité des écosystèmes. « Au-delà de leur portée fondamentale évidente, les résultats de ces deux études devraient contribuer à mieux comprendre plusieurs problèmes pratiques de l’écologie comme la relative fragilité des milieux insulaires face aux invasions biologiques ou aux changements climatiques », conclut François Massol.
 
 class= Référence

"Stability and complexity in model meta-ecosystems", IDominique Gravel, François Massol et Mathew A. Leibold, Nature Communications, le 24 août 2016.

"No complexity-stability relationship in empirical ecosystems", Claire Jacquet, Charlotte Moritz, Lyne Morissette, Pierre Legagneux, François Massol, Philippe Archambault et Dominique Gravel, Nature Communications, le 24 août 2016.
 
Contact chercheur

Francois Massol , Evolution, Ecologie et Paléontologie (Evo-Eco-Paleo)
Tél. : 03 20 43 40 76
Email : francois.massol@univ-lille1.fr
 
Source : CNRS-INEE http://www.cnrs.fr/inee/