Modélisation pour l`écologie intégrative
publicité
Modélisation pour l'écologie intégrative Plan 1. Ecosystèmes : comprendre et prédire 2. Modéliser 3. Quelques modèles existants 4. Vers plus d'intégration 5. Propositions 6. Conclusion Ecosystèmes : comprendre et prédire Ecosystème Physicochimique Communauté Espèce Plasticité Adaptation Climat Population Individu Perturbation Trait / Processus Gène Exploitation -> hétérogénéité, complexité, multi-échelle Activité humaine Modéliser Système réel complexe Modèle Réponses Questions Process-based, SDMs, PDMs, génétique, économique, MAM... Empirique ou explicite Analytique ou numérique Modèle numérique = ensemble de descriptions formelles mises en œuvre à travers un programme informatique Avantages : autorise les descriptions complexes, utilisation aisée de gammes de paramètres variées, automatisation d'exploitation d'ensemble de données Inconvénients : requiert une expertise informatique, long à concevoir, parfois difficile à faire évoluer Mise en oeuvre → langage de programmation (C, C++, Java, Lisp), ou plate-formes (CAPSIS, NET-LOGO, SIMUPOP, ECOSIM, MODELMAKER), ou prototypage avec R, MATLAB SCILAB (performance...) Quelques exemples classe focus écosystème Individu centré Phenophit processus phénologie forestier non Metapop évolution génétique forestier, agricole oui Graeco processus, management multiple : croissance, allocation, flux.. forestier non Castanea processus croissance, flux forestier non Forgem évolution, processus, management génétique, croissance forestier, agricole oui Landclim processus, management croissance, perturbations forestier non Aladyn évolution génétique, spatialisation tous types oui Globiom économie usage des terres tous types non Simupop évolution génétique tous types oui Capsis processus, evolution, autre multiple tous types oui Vers plus d'intégration • Modèles associés à un paradigme, une finalité, une espèce, une échelle de temps, un écosystème... • Dans chaque cas, le reste de l'univers est trop simpliste • COTE nécessite plus de généricité et intégration Nouveau modèle standard (ex C++) délais : +++ flexibilité : +++ Interconnexion de modèles existants Nouveau modèle à partir d'une plate-forme ou d'objets pré-programmés Ex : Simupop, Netlogo, Capsis.. délais : + à ++ flexibilité : + à ++ Extension ponctuelle de modèles existants délais : ++ flexibilité : ++ délais : + à +++ flexibilité : + à +++ Intégration « faible » de modèles existant Connexion entrées / sorties, sans modification de code : Modèle A Modèle B [Loustau et al., 2001], [Thuiller et al., 2005], [Briner et al., 2012], [Soularue and Kremer, 2012]... Modèle A Comparaison, Validation extrinsèque Modèle B [Bellard et al., 2012], [Cheaib et al., 2012]... Exemple d'intégration « faible » de 3 modèles [Briner et al., 2012] Intégration « forte » de modèles Entrées Modèle A Modèle B Sorties Modèle C → Fusion de modèles décrivant des processus selon différents paradigmes, complémentaires → Nécessite une adaptation, la création de nouveaux modules → Peut se faire manuellement ou via une plate-forme dédiée, telle que CAPSIS → A priori ou a posteriori Ex : Modèles « bio-économiques » [Tschirart, 2009][Cisse et al, 2011] Ecophysiologie et génétique [Kramer, 2008][Oddou-Muratorio & Davy, soumis] Proposition 1 → Ajout de modules complémentaires - éco-physio, économie, démographie... - à un modèle individu-centré centré sur l'architecture génétique Economie Ecophysio Metapop Multi-espèces Démographie Ecotox Proposition 1' → Ajout de modules complémentaires -économie, démographie, évolution... - à un modèle décrivant des processus écophysiologiques Economie Génétique Graeco Multi-espèces Démographie Ecotox Valable également pour les autres classes de modèles, ex : ecophysiologie dans modèle bio-économique... Proposition 2 → Utilisation séquentielle de modèles complémentaires Biomod Graeco Metapop Economie - Constitution de n « chaînes » - Nécessite des adaptations, notamment sur la production d'E/S - Généricité suffisante ? Proposition 3 → Développements indépendants de chacun des modèles DEB Phenophit Analytique Metapop Economie Graeco Castanea Multi-agents Mise en cohérence ? Couverture ? Proposition 4 Nouveau(x) modèle(s) simples ? ? → Langage ? Plate-forme ? Objectif ? → Intégration avec modèle existant ? Conclusion • Dépend des scénarios, des espèces, des échelles spatio-temporelles... • Choisir des voies simples • Dépend des données disponibles • Formaliser les besoins → individu-centré ? spatialisation ? → Quelles questions ? • Définir les priorités et un agenda le plus tôt possible
