La stabilité écologique, une notion en 3 dimensions

Résultats scientifiques écologie évolutive & Biodiversité

Comprendre ce qui détermine la stabilité des communautés écologiques est l'une des plus anciennes questions de l’écologie, une question qui est devenue encore plus pressante dans le contexte actuel des changements globaux. Mais qu’est-ce que la stabilité d'une communauté écologique, et comment la mesurer ? Une équipe de l’Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM – CNRS/Université de Montpellier/IRD/EPHE) a mis en place diverses simulations numériques afin de tenter de répondre à ces questions. Les résultats sont parus dans la revue PNAS et fournissent des lignes directrices sur la façon dont la stabilité peut être quantifiée dans les systèmes naturels.

Dans la littérature, la stabilité écologique a été mesurée de nombreuses manières. On peut par exemple évaluer dans quelle mesure la biomasse ou le nombre d'individus d'une espèce sont variables dans le temps. On peut aussi estimer le temps qu'il faut à la communauté pour retrouver son état initial après une perturbation. Certaines métriques mesurent la "robustesse", qui quantifie les conséquences de l'extinction d'une espèce sur le reste de la communauté, ou encore la perturbation maximale qu'une communauté peut subir avant de s'effondrer.

Cette multitude de façons dont la stabilité peut être mesurée pose cependant des questions fondamentales : toutes ces mesures quantifient-elles la même chose ? Si toutes les métriques de stabilité sont fortement corrélées les unes aux autres, cela signifie qu'elles mesurent la même chose ; dans ce cas la stabilité peut être estimée de différentes manières, mais le choix de la métrique n'a pas d'importance. Dans le cas contraire, cela signifie que la stabilité n'est pas un concept unique, mais qu'elle peut être décomposée en différents sous-ensembles (ou "dimensions ") qui restent à identifier.

Dans cette étude, une équipe de l’Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM – CNRS/Université de Montpellier/IRD/EPHE) tente de répondre à cette question fondamentale. En utilisant des simulations numériques, les scientifiques quantifient la stabilité de communautés écologiques à l'aide de 27 métriques différentes couramment utilisées dans la littérature écologique. L’étude de l'interdépendance entre ces métriques de stabilité suggère qu’il y a trois groupes de métriques indépendants qui contiennent des informations différentes quant à la stabilité de communauté écologiques. En d’autres termes, la stabilité peut donc être décomposées en trois catégories (ou trois ‘dimensions’) :

  • La réponse à court terme de la communauté à une perturbation ponctuelle (par exemple : à quelle vitesse la communauté s’éloigne-t-elle de son état d’origine lorsqu’elle est perturbée) ;
  • La sensibilité de la communauté à une perturbation maintenue dans le temps (par exemple : quels sont les changements de productivité observés lors d’une augmentation de la température annuelle moyenne) ;
  • La distance de la communauté à un changement abrupt de fonctionnement (par exemple : quelle augmentation de température annuelle moyenne conduit à un effondrement de la communauté).

Cette étude publiée dans la revue PNAS montre qu'il n'y a pas qu'une seule façon d'être stable, mais plutôt trois. Pour mesurer la stabilité globale d'un système écologique, il faudrait donc mesurer au moins une métrique de chacun de ces trois groupes. L'identification de ces composants de la stabilité aide notamment à clarifier des décennies de recherche sur la stabilité des communautés écologiques.

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Réseau de corrélation entre les 27 mesures de stabilité évaluée dans ce travail. Chaque disque représente une métrique de stabilité. Leur couleur correspond au groupe de stabilité auquel appartient la métrique: en jaune la réponse à court terme de la communauté à une perturbation ponctuelle, en vert la sensibilité de la communauté à une perturbation maintenue dans le temps, en bleu la distance de la communauté à un changement abrupt de fonctionnement. L'épaisseur des liens entre les mesures de stabilité reflète l'intensité de la corrélation entre les métriques. © Virginia Domniguez

 

Référence

Virginia Dominguez-Garcia, Vasilis Dakos, Sonia Kéfi, Unveiling dimensions of stability in complex ecological networks, PNAS

Contact

Sonia Kéfi
Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM – CNRS/Université de Montpellier/IRD/EPHE)
Fadéla Tamoune
Communication - Institut des Sciences de l’Évolution de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/IRD/EPHE)