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Paris, 13 août 2010

Le type d'interaction entre les espèces jouerait un rôle fondamental dans la stabilité des communautés écologiques

Elisa Thébault et Colin Fontaine, respectivement chercheurs à l'université de Wageningen (Pays-Bas) et au laboratoire « Conservation des espèces, suivi et restauration des populations laboratoire » (MNHN/CNRS), ont montré que l'architecture des réseaux favorisant la stabilité des communautés écologiques diffère fondamentalement entre les réseaux trophiques (« qui mange qui ») et les réseaux mutualistes (« qui pollinise qui »). Leurs résultats théoriques concluent que, pour être stables, les réseaux d'interactions mutualistes doivent présenter une architecture emboitée alors que les réseaux trophiques doivent adopter une architecture compartimentée. Cette différence d'architecture se retrouve dans un grand nombre de réseaux empiriques de pollinisation (mutualiste) et d'herbivorie (trophique). Ce travail est une avancée majeure pour mieux comprendre le fonctionnement et la stabilité des communautés. L'ensemble de ces résultats est publié dans la revue Science du 13 août 2010.

Les réseaux d'interactions écologiques représentent les relations entre les espèces au sein d'une communauté : par exemple « qui mange qui » pour un réseau trophique(1) ou « qui pollinise qui » pour un réseau mutualiste(2) plante-pollinisateur. L'architecture de ces réseaux représente la façon dont les interactions sont distribuées entre espèces ; une architecture compartimentée indique qu'un réseau est organisé en plusieurs groupes d'espèces interagissant davantage au sein des groupes qu'entre groupes (figure 1), alors qu'une architecture emboitée indique qu'un réseau est organisé autour d'un seul groupe d'espèces généralistes interagissant entre elles et avec les espèces plus spécialistes (figure 2). Quant à la stabilité d'une communauté (c'est-à-dire l'ensemble des espèces du réseau), elle caractérise la capacité de la communauté à résister aux perturbations.

Jusqu'à présent les recherches sur les relations entre l'architecture des réseaux écologiques et la stabilité des communautés ne s'intéressaient qu'à un seul type d'interaction à la fois (principalement les interactions trophiques), rendant ainsi difficile n'importe quelle comparaison entre les différents types de réseaux.

Les auteurs ont réalisé, dans cette étude, une comparaison entre les réseaux trophiques et les réseaux mutualistes bipartites et ont cherché à savoir si le type d'interaction (mutualiste ou trophique) affecte la relation entre l'architecture du réseau et la stabilité de la communauté. Après avoir élaboré un modèle théorique, ils ont comparé les résultats de ce modèle avec l'architecture de réseaux réels, issues de données publiées, représentant 34 réseaux de pollinisation (mutualiste) et 23 réseaux d'herbivorie (trophique).

Les résultats montrent que l'architecture favorisant la stabilité des communautés écologiques diffère fondamentalement entre les réseaux trophiques et les réseaux mutualistes. Ainsi une architecture fortement connectée et emboitée, c'est-à-dire comportant beaucoup d'espèces généralistes interagissant entre elles et avec les espèces plus spécialistes, stabilise les réseaux mutualistes ; tandis qu'une architecture faiblement connectée et fortement compartimentée, c'est-à-dire comportant peu d'espèces généralistes et dont les espèces interagissent au sein de groupes délimités, stabilise les réseaux trophiques.

Ces travaux ouvrent des perspectives importantes pour mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes ainsi que leur réponse aux perturbations environnementales :
- Comment définir des indicateurs pertinents et opérationnels de la stabilité des écosystèmes à partir de l'architecture des réseaux d'interactions ?
- Comment des réseaux d'interactions basés sur différents types d'interactions, ayant une architecture différente, se combinent entre eux pour former un réseau plus large liant toutes les espèces dans un écosystème ? Et comment cela interagit avec le fonctionnement et la stabilité des écosystèmes ?

Colin Fontaine a bénéficié du programme retour post-doc pour revenir en France après un post-doctorat à l'Impérial College (Londres). Depuis janvier dernier, il mène ses recherches sur la création d'indicateurs des systèmes de pollinisation au Muséum national d'Histoire naturelle de Paris au sein du laboratoire « Conservation des espèces, suivi et restauration des populations laboratoire » (UMR 7204 MNHN/CNRS). Il sera amené ainsi à analyser les données issues du programme de sciences participatives SPIPOLL lancé par le Muséum et l'Opie en mai dernier : www.spipoll.fr.

Elisa Thébault effectue depuis un an un post-doctorat à l'université de Wageningen (Pays-Bas), après un post-doctorat à l'Impérial College (Londres). Elle mène actuellement ses recherches sur les réseaux trophiques du sol et leurs réponses aux pressions agricoles dans le cadre du projet européen Soilservice (www.kem.ekol.lu.se/soilservice), au laboratoire Biometris (Wageningen UR). Elle intégrera en fin d'année le laboratoire « Biogéochimie et écologie des milieux continentaux » à Paris (UMR 7618 CNRS/UPMC/ENS Paris/IRD/Université Paris 12).

Fig 1

Figure 1




Fig 2

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Notes :

1. Un réseau trophique se définit comme l'ensemble des relations alimentaires entre espèces au sein d'une communauté et par lesquelles l'énergie et la matière circulent.

2. Un réseau mutualiste se définit comme l'ensemble relations à bénéfice réciproque entre les espèces d'une communauté.

Références :

Stability of Ecological Communities and the Architecture of Mutualistic and Trophic Networks, Elisa Thébault and Colin Fontaine. Science, 13 August 2010, vol. 329, no. 5993; pages 853-856. [DOI: 10.1126/science.1188321]

Contacts :

Contacts presse :
- CNRS : 01.44.96.51.51 - presse@cnrs-dir.fr
- Muséum national d'Histoire naturelle :
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