BACH - Institut des Sciences de l`Evolution de Montpellier

BACH
La Biodiversité comme une Assurance face aux Changements environnementaux
Biodiversity as an insurAnce against environmental CHange
Contact ISEM : Nicolas Mouquet, Evolution et Ecologie des Communautés
Coordinateur : Nicolas Mouquet, UMR 5554 ISEM Institut des Sciences de l’Evolution
ANR-09-JCJC-0110
Durée : 3 ans et 4 mois du 01/09/2009 au 31/12/2012
Dans un monde fortement modifié par les activités humaines, il devient urgent de mieux
comprendre la relation entre la diversité biologique et le fonctionnement des écosystèmes. Ceci
implique de comprendre à la fois les mécanismes qui expliquent la dynamique de la diversité et
leur relation avec le bon fonctionnement des systèmes écologiques. Dans cette optique,
l'hypothèse d'assurance biologique suppose que la biodiversité puisse jouer le rôle d'un « tampon
» face aux variations environnementales. L'hypothèse d'assurance temporelle propose que cette
effet tampon découle d'une complémentarité temporelle. L'hypothèse d'assurance spatiale
applique cette idée dans une métacommunauté (somme de communautés reliées par la
dispersion), en considérant que la complémentarité temporelle peut venir d'une complémentarité
spatiale et de taux de dispersion appropriés entre les communautés. Les prédictions de ces
modèles sont doubles : (1) d'abord la productivité temporelle moyenne des écosystèmes (face
aux variations environnementales) sera plus forte (et son coefficient de variation sera faible) pour
une forte diversité et (2) dans une métacommunauté, la diversité sera maximale (et donc l'effet
d'assurance optimal) pour des niveaux d'hétérogénéité et de flux d'individus intermédiaires entre
les écosystèmes.
L'hypothèse d'assurance biologique a reçu une forte attention ces dernières années car elle relie
directement la vulnérabilité des systèmes biologiques aux changements globaux dus aux activités
humaines (fragmentation, homogénéisation, perturbations). Par contre elle manque encore de
validation expérimentale et n'a pas encore développé sa dimension évolutive. Notre projet est
construit autour de ces limitations et combinera approches théoriques et expérimentales pour
mieux comprendre la relation entre la diversité biologique et le fonctionnement des écosystèmes
en conjuguant les connaissances actuelles en écologie et en évolution. Ce travail s'intègre dans un
programme de recherche initié par Nicolas Mouquet depuis qu'il a été recruté au CNRS en 2004.
Nicolas Mouquet a déjà bénéficié d'un financement EC2CO qui lui a permis de monter un réseau
de jeunes collaborateurs autour de son projet et d'équiper un laboratoire de microbiologie.
L'originalité de son travail à déjà été récompensé par un article publié dans la revue Nature sur la
radiation adaptative de la bactérie Pseudomonas fluorescens dans une métacomunauté (Venail et
al 2008). Un financement ANR jeune chercheur semble maintenant le meilleur moyen de lui
permettre de pousser son programme de recherche plus loin.
Nous développerons deux axes de recherches complémentaires : hypothèses d'assurance
Ecologique (axe I) et Evolutive (axe II). La partie expérimentale de l'axe I utilisera les
communautés bactériennes marines pour tester sur le terrain les prédictions l'hypothèse
d'assurance. Sa partie théorique propose de pousser plus loin l'étude de l'effet d'assurance en
intégrant des paysages plus réalistes et en appliquant l'idée d'assurance à l'étude des réseaux
trophiques. La partie expérimentale de l'axe II utilisera la bactérie Pseudomonas fluorescens
SBW25 au laboratoire (microcosmes) pour étudier l'évolution des largeurs de niches dans un
environnement variable dans le temps et l'importance relative des effets d'assurances écologique
et évolutive. La partie théorique de l'axe II développera les bases d'une hypothèse d'assurance
évolutive en considérant la possibilité de l'évolution des niches écologiques. Notre travail est par
nature multidisciplinaire, alliant les domaines de l'écologie des communautés, des écosystèmes,
l'évolution, la microbiologie et la modélisation des systèmes complexes. Nous allons les à utiliser
bactéries comme modèle biologique car elles sont facile cultiver, ont des temps de génération
rapides, des populations de grande taille et peuvent être confinées dans des espaces restreints ce
qui facilite la réalisation de protocoles expérimentaux élaborés et robustes. Depuis quelques
années elles sont devenues centrales pour étudier expérimentalement les conditions du maintien
de la diversité biologique et la relation entre diversité et fonctionnement des écosystèmes.