Qui mange qui

Un groupe de recherche, formé d’écologistes et de mathématiciens, parvient à modéliser la complexité des réseaux trophiques. Ces scientifiques des Universités de Fribourg et de Genève ont développé de nouveaux outils pour décrypter ces «cartes routières» indiquant qui mange qui dans les écosystèmes. Leurs modèles statistiques permettent de prédire la structure de ces réseaux en se basant sur les «traits latents» de chaque espèce impliquée.

Importance de la taille des prédateurs

L’architecture des réseaux trophique n’est pas aléatoire. Elle possède des structures communes. Il s’agissait donc de comprendre quels facteurs biologiques peuvent expliquer ces régularités. Dans un premier temps, les chercheurs se sont basés sur un facteur bien connu: l’importance de la taille corporelle des prédateurs. En effet, les prédateurs sont généralement plus gros que leurs proies. C’est pourquoi, les auteurs ont proposé un premier modèle statistique utilisant le gabarit des prédateurs et des proies pour prédire l’existence d’une interaction alimentaire entre chaque paire d’espèces. En utilisant un jeu de données de 12 réseaux trophiques, de milieux aquatiques et terrestres, comprenant de 24 à 79 espèces, ce facteur permet de prédire correctement en moyenne 20% des interactions observées. Afin d’améliorer ces prédictions, le groupe de recherche s’est alors concentré sur les autres facteurs biologiques qui pourraient contribuer à l’architecture de ces réseaux.

La nouveauté: l’estimation des «traits latents»

En se basant sur l’estimation de «traits latents», le Dr. Rohr et ses coauteurs ont établit un modèle statistique qui prédit en moyenne 73% des interactions. Les traits latents sont des facteurs que l’on assume importants mais qui ne sont pas observés. Tout l’art du problème réside dans la formulation d’un modèle mathématique adéquat pour les calculer. Dans le cas présent, les traits latents quantifient, pour chaque espèce, l’information liée à la structure du réseau qui n’est pas expliquée par la taille corporelle. En mettant leur valeur estimée en relation avec les informations biologiques de chaque espèce, on améliore notre compréhension de l’architecture de ces réseaux. En effet, la taxonomie est fortement liée aux traits latents, ce qui signifie que l’histoire de l’évolution des espèces est un élément clé pour comprendre la structure des réseaux: pour une même taille corporelle, la position dans le réseau varie s’il s’agit d’une fauvette ou d’un pinson. Trois réseaux trophiques aquatiques font tout de même exception à ces résultats, indiquant que, dans ces milieux, la taille reste très importante; autrement dit, les grands poissons mangent les petits. L’approche des traits latents peut facilement être appliquée à l’analyse d’autres types de réseaux biologiques, des réseaux de protéines aux réseaux plantes-pollinisateurs. Son utilisation en écologie a un intérêt fondamental et elle est également utile pour affiner les modèles étudiant la réponse des écosystèmes aux changements globaux.

Groupe de recherche: Rudolf Philippe Rohr (Université de Fribourg), Heike Scherer (Université de Genève), Patrik Kehrli (Agroscope Changins-Wädenswil ACW), Christian Mazza (Université de Fribourg), and Louis-Félix Bersier (Université de Fribourg)