Station d’Écologie Théorique et Expérimentale

Centre de Théorie et Modélisation de la Biodiversité (CTMB)

Projets de Recherche

BIOSTASES

Introduction

BIOSTASES (BIOdiversité, STAbilité et durabilité dans les Systèmes Ecologiques et socio-écologiques Spatiaux) propose un programme de recherche ambitieux et novateur qui vise à offrir de nouvelles perspectives sur le fonctionnement la stabilité et la durabilité des systèmes écologiques et socio-écologiques face aux changements environnementaux. Ce faisant, il contribuera à resserrer les liens entre écologie théorique et empirique, et entre écologie et sciences sociales, et à développer de nouvelles approches en conservation de la biodiversité, gestion des paysages, et développement durable.

Financement

Ce projet est financé par le Conseil Européen de la Recherche dans le cadre du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union Européenne (Grant agreement No 666971).

Objectifs

L'objectif d'ensemble de BIOSTASES est de développer un corpus cohérent et novateur de théorie sur la stabilité des écosystèmes et des systèmes couplés socio-écologiques, et ses relations à la biodiversité à différentes échelles spatiales, qui puisse fournir des bases de réflexion à l'écologie empirique, à la gestion des paysages et au développement durable.

BIOSTASES est organisé autour de quatre thèmes ou "work packages" (WP) :

WP1

Stabilité des écosystèmes et signes précurseurs des transitions critiques : WP1 établira les fondations théoriques pour le projet. Le projet revisitera les mesures et concepts principaux de stabilité utilisés jusqu'à présent en écologie, clarifiera leurs propriétés et connexions, proposera un cadre mathématique intégrateur visant à prédire la variabilité temporelle considérée comme un indicateur empiriquement pertinent de stabilité, et utilisera ce cadre pour prédire les conditions dans lesquelles des changements dans la variabilité temporelle peuvent constituer des signes précurseurs de transitions critiques.

WP2

Stabilité des écosystèmes et relations diversité-stabilité à différentes échelles spatiales : WP2 développera des modèles dynamiques de métacommunautés pour explorer un vaste spectre de questions nouvelles liées à la stabilité des écosystèmes et aux relations diversité-stabilité à différentes échelles spatiales, en particulier les effets de la dispersion non-dirigée ou dirigée sur la stabilité des écosystèmes, l'émergence de lois d'échelle, et les effets de divers changements environnementaux anthropogènes sur la stabilité des écosystèmes à différentes échelles spatiales. Les prédictions théoriques seront testées sur des données empiriques issues de différents écosystèmes.

WP3

Stabilité des processus et services écosystémiques dans des méta-écosystèmes complexes : WP3 développera des théories nouvelles sur la stabilité des méta-écosystèmes complexes constitués de plusieurs niveaux trophiques ,et sur la stabilité et la synchronie de divers services écosystémiques dans des paysages hétérogènes pour fournir de nouvelles perspectives sur la stabilité des réseaux trophiques et sur les synergies et compromis entre différents services écosystèmes dans l'espace.

WP4

Durabilité des systèmes couplés socio-écologiques : WP4 développera des théories nouvelles incluant les effets de la biodiversité et services écosystèmes sur le bien-être humain pour étudier la dynamique à long terme des interactions Homme-Nature et la durabilité des systèmes couplés socio-écologiques. En particulier, le projet explorera les dynamiques spatiales de ces systèmes, le rôle des changements comportementaux humains pour éviter leur effondrement possible, et les signes précurseurs potentiels d'effondrements imminents.

Principal Investigator

Michel Loreau est le PI sur le projet BIOSTASES, et travaille avec les chercheurs Bart Haegeman, Claire de Mazancourt, Kevin Liautaud, Matthieu Barbier, Nuria Galiana Ibanez, Pierre Quévreux, Soonmi Lee et Yuval Zelnik, soutenus par Dalila Booth comme Project Manager.

Ce projet est effectué au Centre de Théorie et Modélisation de la Biodiversité, à la Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale du CNRS à Moulis, France.

FRAGCLIM

Introduction

Le réchauffement climatique et la fragmentation des habitats sont les principales menaces pesant sur la biodiversité et les écosystèmes à l'échelle globale. Prédire et minimiser leurs effets est l'un des principaux défis de notre époque. En dépit de progrès conséquents dans notre compréhension des conséquences écologiques du réchauffement climatique et de la fragmentation des habitats pris isolément, d'importantes lacunes existent dans notre capacité à prédire leurs effets combinés.

Financement

Ce projet est financé par le Conseil Européen de la Recherche dans le cadre du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union Européenne (Grant agreement No 726176).

Objectifs

Le but de FRAGCLIM est de déterminer les effets individuels et combinés du réchauffement climatique  et de la fragmentation des habitats sur la biodiversité, la dynamique des communautés et le fonctionnement des écosystèmes dans des communautés multitrophiques complexes. Pour réaliser ce but, le projet utilise une approche intégrative qui combine le développement de théories nouvelles sur les métacommunautés et la dynamique des réseaux trophiques en fonction de la température, et une expérience unique de mésocosme aquatique à long terme. Le projet s'articule autour de cinq objectifs. Dans les trois premiers, FRAGCLIM étudiera les effets que (i) le réchauffement, (ii) la fragmentation et (iii) le réchauffement et la fragmentation combinés ont sur de nombreux aspects de la biodiversité, de la structure des communautés, de la dynamique des réseaux trophiques, de la stabilité spatio-temporelle et des fonctions écosystémiques principales. Ensuite, le projet (iv) étudiera l'adaptation thermique évolutionnaire au réchauffement et à l'isolement dû à la fragmentation, et ses conséquences sur la dynamique de la biodiversité. Enfin, (v) il offrira des solutions créatives pour minimiser les effets combinés du réchauffement et de la fragmentation.

FRAGCLIM propose un programme de recherche intégré ambitieux et innovatif qui présentera une nouvelle perspective essentielle sur les conséquences écologiques et évolutionnaires du réchauffement et de la fragmentation. Il contribuera grandement à combler les lacunes existant entre écologie théorique et empirique, et entre réponses écologiques et évolutionnaires au changement climatique. FRAGCLIM permettra le développement de liens avec les politiques environnementales, en proposant de nouvelles actions visant à minimiser les effets du changement climatique dans les écosystèmes fragmentés, sur la base de nos résultats théoriques et empiriques.

Principal Investigator

Jose Montoya est le PI sur le projet FRAGCLIM, et travaille avec les chercheurs Bart Haegeman, Cara Faillace, Elvire Bestion, Simon Blanchet et Soraya Alvarez-Codesal, soutenus par Dalila Booth comme Project Manager et Alexandre Garreau, technicien.

Plusieurs post-doctorants et doctorants seront recrutés au cours du projet.

Ce projet est effectué au Centre de Théorie et Modélisation de la Biodiversité, à la Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale du CNRS à Moulis, France.

Groupe de Recherche Réseaux Écologiques et Changement Global

Introduction

Bienvenue sur le Groupe de Recherche Réseaux écologiques et Changement Global (EcoNetGC). Nous étudions la structure, la dynamique et le fonctionnement des réseaux d'interactions entre espèces, et les conséquences qu'ont sur eux différents aspects du changement global. Nous étudions différents types de réseaux (prédateur-proie, hôte-parasitoïde, mutualistes, et symbiontes bactériens et leurs hôtes) et différents aspects du changement global (changement climatique, perte d'habitat. Pour répondre à nos questions, nous adoptons une perspective multidisciplinaire, utilisant des concepts, modèles et techniques provenant de l'écologie, l'évolution, la physique, la génétique et la biologie moléculaire. Nous adoptons une approche intégrative, qui combine modèles mathématiques et numériques, analyses de grands jeux de données, et manipulation expérimentale de mésocosmes.

Thèmes de recherche

  • Structure, dynamique et fragilité des réseaux écologiques : Nous étudions les réseaux d'interaction entre espèces dans différents écosystèmes. Nous cherchons des motifs universels dans leur structure, qui reflètent des processus évolutionnaires et écologiques, et nous explorons également la dynamique éco-évolutionnaire de ces réseaux. Les réseaux écologiques jouent un rôle fondamental dans la prédiction des effets de différentes perturbations qui peuvent, à terme, pousser des espèces à l'extinction.
  • Ecologie, évolution et robustesse des réseaux d'interaction microbes-hôtes : Un des défis majeurs dans l'étude éco-évolutionnaire des réseaux d'interaction d'espèces est d'introduire le composant majoritaire de la biodiversité sur Terre : les procaryotes. En utilisant des techniques de séquençage de pointe, nous faisons face à ce défi, en particulier dans le cas fascinant des systèmes complexes composés d'hôtes éponges et coraux et de leurs procaryotes associés.
  • Effets du changement climatique sur la structure des communautés et le cycle du carbone : Le changement climatique est réel. De nombreux faits attestent de réponses écologiques qui se produisent déjà au niveau des espèces individuelles. Mais passer du niveau des populations à celui des communautés, voire des écosystèmes, demeure un défi. Nous utilisons la théorie écologique et des manipulations expérimentales de mésocosmes pour étudier l'effet du réchauffement climatique sur la structure des communautés et l'approvisionnement des services écosystèmes.
  • Complexité des réseaux et fonctionnement des écosystèmes : La perte de biodiversité et la rupture des interactions entre espèces affectent le fonctionnement des écosystèmes. Nous étudions comment le changement dans les interactions et traits des espèces engendrent d'autres changements dans les fonctions des écosystèmes, tels que le contrôle des ravageurs et le cycle du carbone.
  • Perte d'habitat et invasions dans les réseaux écologiques : La perte et la dégradation des habitats est encore la cause majeure de perte de biodiversité à l'échelle mondiale. Les espèces exotiques invasives ont plus de chance de s'établir dans des habitats dégradés et appauvris en biodiversité. En adoptant une perspective de réseaux, nous explorons de façon théorique et expérimentale ces effets combinés et les écosystèmes émergents qui en résultent.
  • La dimension spatio-temporelle des réseaux écologiques : Les réseaux écologiques sont dynamiques,  bien que la majorité des études utilisent des versions statiques pour comprendre leurs propriétés structurelles. Cela limite notre aptitude à distinguer la variation naturelle des réseaux dans l'espace et le temps, et les changements causes par les perturbations anthropogènes telles que la perte d'habitat ou le changement climatique. Nous étudions dans quelles circonstances ces structures se maintiennent à différentes échelles temporelles (saisonnier, interannuelle, ou à long terme) et spatiales (locales à globales).

L'équipe

Jose M. Montoya est le directeur du Groupe de Recherche Réseaux écologiques et Changement Global,et travaille avec le technicien Alexandre Garreau, Project Manager Dalila Booth, les chercheurs postdoctoraux Cara Faillace, Elvire Bestion, Miguel Lurgi, Vinicius Bastazini and les doctorants: Soonmi Lee, Soraya Alvarez-Codesal et Ioar de Guzman.

Le groupe est basé au Centre de Théorie et Modélisation de la Biodiversité, à la Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale du CNRS à Moulis, France.

Pour plus d'information, visiter notre site : www.econetgc.net

Groupe de Recherche TheoMoDive

Théories et modèles intégrés pour l'étude de la biodiversité

La perte de biodiversité est, en parallèle au changement climatique, l'un des principaux défis auxquels les sociétés vont faire face dans le siècle courant et ceux à venir. C'est pourquoi des approches scientifiques intégrées pour l'étude de la biodiversité émergent, et les liens entre recherche et prise de décision ont été renforcés par la création récente de la Plate-forme intergouvernementale sur la biodiversité et les services écosystémiques. Cependant, la communauté scientifique autour de l’étude de la biodiversité n'a pas encore accès à des outils intégrés puissants, tels que ceux mis à la disposition des climatologues pour prédire le changement climatique, tels que les modèles de circulation générale. Intégrer plusieurs facteurs du changement de biodiversité, plusieurs groupes fonctionnels et taxonomiques, et les effets des changements de biodiversité sur le fonctionnement et la dynamique des systèmes écologiques et sociaux dans la modélisation de la biodiversité demeure un défi scientifique majeur. C'est pourquoi une étude approfondie de la pertinence, de la faisabilité et des limites des modèles prédictifs intégrés de la biodiversité est nécessaire.

Le Groupement De Recherche Théorie et Modélisation de la Biodiversité - GDR TheoMoDive - a été mis en place pour fournir à la communauté scientifique française une plate-forme où différentes approches peuvent être évaluées et les efforts de recherche de différents groupes peuvent être coordonnés pour catalyser l'élaboration d'un corpus solide de théorie fondamentale, ainsi que des modèles prédictifs des changements de biodiversité t de leurs impacts sur les systèmes écologiques et sociaux.

Les thèmes de recherche principaux de TheoMoDive sont centrés sur quelques sujets d'actualité, sur lesquels la communauté scientifique française a des atouts spécifiques. Les groupes de travail liés à ces thèmes rassemblent des équipes de recherche qui sont à la pointe de la recherche théorique internationale sur ces sujets. En stimulant les débats scientifiques, la confrontation de différents développements théoriques et leur application aux données empiriques, les groupes de travail de TheoMoDive visent à contribuer à l'émergence de théories et modèles plus robustes et puissants.

Evènements

La prochaine Réunion Annuellese déroulera à Moulis du 15 au 17 Octobre 2019.

Plus d’information sur le site TheoMoDive : https://sites.google.com/site/theomodive/

CNRS

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