La diversité des microalgues est entrainée par des compromis complexes
Malgré sa taille microscopique, le phytoplancton constitue 1 % de la biomasse mondiale. Il joue un rôle crucial dans l’écosystème, mais on ne sait que peu de choses sur ce qui détermine le succès d’espèces particulières dans l’environnement. Le concept écologique du compromis constitue un facteur clé: les espèces prospèrent dans un ensemble de conditions environnementales au prix de ne pas prospérer dans un autre. Mridul K. Thomas, chercheur du projet TROPHY, explique: «Si vous comprenez le compromis fondamental, vous pouvez dire quels types d’espèces sont susceptibles de prospérer, maintenant et à l’avenir.»
Dimensions multiples
Ce compromis est difficile à mesurer, car de nombreux facteurs sont susceptibles d’intervenir, comme la température, la lumière, la densité des nutriments, la prédation, la salinité, etc. «Une façon d’enquêter sur ce problème consiste à emmener des espèces en laboratoire où vous manipulez ces facteurs de manière étroitement contrôlée», déclare Mridul K. Thomas, basé à l’Université technique du Danemark. Mridul K. Thomas, qui a reçu le soutien du programme actions Marie Skłodowska-Curie ajoute que cette analyse présente un coût prohibitif: «Nous avons procédé avec quelques cas en deux dimensions, mais nous avons vraiment besoin de le faire en plusieurs dimensions — peut-être même six ou plus.» Au lieu de cela, Mridul K. Thomas a utilisé des données générées par des chercheurs qui échantillonnent de l’eau du lac de Constance, aux frontières de l’Autriche, de l’Allemagne et de la Suisse, toutes les deux semaines depuis 40 ans. «À mesure que l’environnement évolue dans le temps, il fait l’expérience de la majeure partie de l’espace environnemental que nous couvririons dans une expérience en laboratoire», remarque-t-il. «Bien sûr, c’est beaucoup plus complexe, mais l’idée est que si l’environnement varie dans toutes ces dimensions, nous pouvons calculer le comportement des espèces dans chaque combinaison de ces conditions.»
Complexité
En analysant les données grâce à des techniques d’apprentissage automatique, Mridul K. Thomas a constaté, contre toute attente, qu’il n’y avait aucun exemple de compromis par paire: prospérer dans une condition ne signifiait pas mal prospérer dans une autre. «Plusieurs compromis conceptuellement simples et élégants sont communément admis en écologie, ils forment les éléments constitutifs de nos théories et modèles. Mais je n’ai trouvé aucune relation aussi simple», ajoute Mridul K. Thomas. «Il faut de la variation dans toutes les dimensions pour expliquer pourquoi de nombreuses espèces prospèrent.» «Le financement de l’UE m’a donné un salaire et m’a permis de voyager pour rencontrer des collaborateurs et assister à des conférences, cela a été un apport extrêmement précieux», déclare Mridul K. Thomas. Il se concentre désormais sur de nouvelles recherches utilisant des www.lexplore.info (mesures effectuées dans le lac Léman toutes les 6 heures), tant sur le phytoplancton que sur l’environnement. Ces données à fréquence plus élevée conduiront à une image plus précise des compromis, ainsi qu’à de meilleures prévisions.
Travaux à venir
«Cela pourrait nous permettre de prédire les changements à court terme de la biodiversité du lac, mais aussi de faire des déclarations plus générales sur comment les grands changements environnementaux, comme la hausse des températures et le ruissellement agricole, pourraient affecter le phytoplancton», explique-t-il. Bien que les résultats n’écartent pas l’idée des compromis, ils laissent penser que la relation entre les organismes et l’environnement est plus complexe que ne le supposent les modèles existants. «Il y a tellement de phytoplanctons différents, d’ordres de grandeurs, plus de cellules que d’étoiles dans l’univers pour certaines espèces», remarque Mridul K. Thomas. «Tout ce que nous pouvons faire pour mieux comprendre l’influence de l’environnement sur ces espèces a de fortes implications pour connaître notre monde à venir.»
Mots‑clés
TROPHY, phytoplancton, microalgues, environnement, compromis, température, salinité, climat, changement
