Spéciation écologique: la modélisation par la taille corporelle moyenne ne suffit pas
De nombreux facteurs et processus influencent la biodiversité. L’un d’entre eux est la spéciation écologique, l’émergence d’une ou de plusieurs nouvelles espèces due à des changements évolutifs différents des populations d’une espèce vivant dans des environnements différents. Les interactions écologiques, c’est-à-dire les interactions entre les espèces, changent considérablement en fonction du stade du cycle de vie des organismes, or la plupart des études ont négligé cet aspect. Le projet EcoEvoDevoNetwork, soutenu par le programme Actions Marie Sklodowska-Curie (MSCA), a développé un cadre de modélisation qui considère explicitement, et pour la première fois, la façon dont les organismes interagissent avec leur environnement et d’autres organismes à différents stades de leur vie. Sous la supervision de Carlos J. Melián à l’Institut Fédéral Suisse des Sciences et Technologies de l’Eau, Catalina Chaparro-Pedraza, boursière du MSCA, a étudié la manière dont les processus évolutifs, écologiques et développementaux modulent les réseaux d’organismes en interaction et comment ces processus médiatisent les réponses aux changements environnementaux.
La taille compte: le stade de développement influe sur la spéciation écologique
Les interactions écologiques se modifient au cours de la vie d’un organisme. À titre d’exemple, l’issue de rencontres entre concurrents, ou entre proies et prédateurs, dépend du stade de développement des organismes en interaction. Ceci peut à son tour affecter la manière dont les organismes perçoivent leur environnement. Carlos J. Melián explique: «La plupart des organismes, sinon tous, connaissent des changements du risque de mortalité et de leur capacité à se procurer de la nourriture tout au long de leur vie. L’augmentation de la taille du corps est l’aspect écologique le plus important du développement, car elle détermine dans une large mesure l’alimentation, la croissance et la reproduction des individus». Le réseau EcoEvoDevoNetwork s’est donc basé sur la taille en tant qu’indicateur du stade de développement pour étudier comment les changements écologiques auxquels sont exposés les organismes au cours de leur vie affectent le processus de spéciation.
Un nouveau cadre de modélisation permet de saisir l’hétérogénéité des stades du développement
Dans l’ensemble du règne animal, les organismes adultes ont généralement plus de chances de survie que les juvéniles de la même espèce. Les individus plus petits ou plus jeunes sont généralement plus exposés à la prédation, à la famine et aux extrêmes environnementaux que les individus plus grands. Grâce au cadre novateur d’EcoEvoDevoNetwork, qui inclut les processus de développement et des processus évolutifs et écologiques, Catalina Chaparro-Pedraza a établi un lien entre ces résultats largement publiés et la spéciation. Le réseau EcoEvoDevoNetwork a démontré que ces différences généralisées de mortalité entre les juvéniles et les adultes peuvent favoriser l’apparition de nouvelles espèces.
Au-delà du modèle de Lotka-Volterra
«Historiquement, les écologistes ont fait appel à des approches qui impliquent que chaque espèce est caractérisée par une quantité unique telle que l’abondance de l’espèce. Le modèle de Lotka-Volterra classique qui constitue la base de la plupart des théories écologiques en est un parfait exemple. Chaque espèce se caractérise toutefois par une énorme hétérogénéité, dont la majeure partie est imputable aux différences entre les stades de développement. Les résultats soulignent l’importance de ne pas simplifier la vie à un seul nombre», fait remarquer Catalina Chaparro-Pedraza. EcoEvoDevoNetwork a démontré que l’hétérogénéité du développement peut considérablement modifier l’issue des processus fondamentaux de la biodiversité tels que la spéciation. L’intégration du stade de développement dans les futurs modèles devrait apporter un nouvel éclairage sur les interactions écologiques, la biodiversité et les processus évolutifs.
Mots‑clés
EcoEvoDevoNetwork, développement, stade du développement, spéciation, biodiversité, modélisation, évolution, interactions écologiques, modèle de Lotka-Volterra, spéciation écologique, théorie écologique
