Modéliser la santé des écosystèmes avec les coléoptères

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© 2020 Ecopotential / Antonello Provenzale

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Les scientifiques de l’EPFL viennent de publier un modèle en libre accès pour prédire la dynamique des populations de coléoptères , au parc national italien du Grand-Paradis. Il s’agit d’un bio-indicateur important pour une gestion durable du parc et la surveillance des écosystèmes. L’outil intègre des données satellites ou issues de dispositifs de télédétection.

Les scarabées sont peut-être répugnants, mais leur présence témoigne généralement d’un écosystème sain. En agriculture, on les apprécie pour lutter contre les nuisibles. Connues sous le nom plus technique de carabidés, ces créatures sont sensibles aux changements de leur environnement. Dans un écosystème, le nombre d’espèces observables est un indicateur de la santé de l’habitat en termes de diversité ou de pollution.

En collaboration avec des scientifiques italiens et dans le cadre du projet européen Ecopotential , une équipe de l’EPFL a construit un modèle pour prédire la dynamique de deux espèces de carabidés au parc national du Grand-Paradis dans les Alpes Grées, en Italie du Nord. Cet outil combine mesures de terrain et technologies de télédétection. Les résultats sont publiés dans PNAS, et le modèle est disponible en libre accès sur GitHub ( github.com/GieziJo/S­POM-P ).

« Le bilan principal de ces travaux, que je juge important, est de montrer que l’on peut contribuer significativement à la compréhension d’indicateurs clés du bien-être écologique, les carabidés, dans de complexes environnement comme ces montagnes iconiques, grâce à un cadre hydrogéologique intégré, qui conjugue des indices de terrain, à la fois théoriques et acquis à distance », explique Andrea Rinaldi, à la tête du laboratoire d’écohydrologie de l’EPFL.

Les scientifiques considèrent que les carabidés existent en métapopulations. Le terme désigne des populations d’une même espèce, séparées spatialement, qui doivent interagir à divers niveaux pour survivre. Les papillons ou les poissons offrent d’autres exemples de métapopulations.

La recherche de l’EPFL repose sur l’idée suivante : prendre en compte cette caractéristique de métapopulations des carabidés, et la confronter aux données de populations issues de quatre années de mesures de terrain au parc national du Grand-Paradis, entre 2006 et 2013. Pour répliquer précisément les données de terrain, le modèle incorpore des données environnementales pointues issues de satellites, observations aériennes et LIDAR. Ainsi, ils peuvent inclure des paramètres tels que la température , les radiations solaires, la couverture forestière , la végétation et l’humidité. Les scientifiques de l’EPFL ont jeté leur dévolu sur deux espèces de carabidés - parmi les 90 recensées dans le parc italien - Carabus depressus et Pterostichus flavofemoratus (données disponibles sur dryad ).

Exemple de metapopulation.Une métapopulation repose sur les interactions spatiales entre de multiples populations locales pour perdurer dans un espace donné. Nous pouvons nous représenter la métapopulation comme un ensemble de villages valaisans, qui produisent soit du fromage, du vin ou des salaisons. La population globale ne peut survivre que grâce aux échanges entre les villages. Le même concept s’applique aux carabidés : des échanges doivent avoir lieu entre populations locales pour que l’espèce survive globalement.

« En intégrant des dynamiques comme les métapopulations, l’avantage est que nous ne déduisons pas la présence des espèces sur la seule base des facteurs environnementaux, mais aussi sur les interactions entre populations locales », explique Jonathan Giezendanner, premier auteur de l’étude. « Cela signifie que les espèces peuvent survivre dans des endroits ou les facteurs environnementaux ne le permettraient pas forcément. C’est utile pour comprendre les décalages entre les changements de l’environnement et le comportement des espèces. »

En connaissant la dynamique de population des carabidés et son évolution, on pourrait peut-être aider les gardes forestiers dans leur travail de gestion du parc du Grand-Paradis. On pourrait exploiter le modèle pour prédire les futures dynamiques des autres espèces de carabidés, ou de n’importe quelle espèce qui présente un comportement de métapopulation.