Les modèles écologiques actuels sont mal équipés pour prédire les réponses écologiques au changement climatique car ils manquent des données nécessaires sur des conditions qui ne se sont pas encore produites.
Dr. Jorad de Vries, chercheur postdoctoral à l'ETH Zürich, appelle à l'utilisation de la modélisation évolutive fonctionnelle-structurelle des plantes (FSPM) pour comprendre l'effet du changement climatique sur les communautés végétales naturelles dans un nouvel article publié en in silico Les plantes.
« La modélisation FSP évolutive est un nouveau développement dans le domaine de la modélisation 3D qui combine deux méthodes qui se concentrent sur le comportement des modèles émergents à travers une description mécaniste des systèmes naturels mais agissent à des échelles spatiales et temporelles très différentes. Les modèles FSP simulent généralement un niveau élevé de détails spatiaux, ce qui leur permet de simuler avec précision des mécanismes au niveau d'organes végétaux individuels tels que les feuilles, tandis que les modèles évolutifs simulent des dynamiques éco-évolutives qui agissent au fil des générations. La fusion de ces méthodes et de leurs différentes échelles est un défi, mais offre de nouvelles opportunités passionnantes pour mieux comprendre comment les communautés végétales peuvent réagir au changement climatique et quels facteurs sont les principaux moteurs de ces réponses », déclare de Vries.
De Vries explique d'abord pourquoi la compréhension des réponses au changement climatique des communautés végétales nécessite des approches de modélisation mécaniste. Les méthodes actuelles se concentrent sur les traits fonctionnels des plantes, qui ne prédisent pas bien l'interaction entre les environnements abiotiques et biotiques, et donc les fonctions écosystémiques. Au lieu de cela, soutient-il, l'accent devrait être mis sur les mécanismes qui relient les traits fonctionnels à la forme physique au niveau des plantes individuelles par le biais d'interactions avec leurs environnements abiotiques et biotiques locaux. La modélisation FSP est un excellent outil pour simuler avec précision les interactions trait-environnement qui déterminent les réponses au changement climatique des plantes individuelles.
De Vries préconise de coupler le FSP et les modèles évolutifs, ce qui permettra de passer des individus aux communautés grâce à une simulation mécaniste des processus démographiques et évolutifs. La modélisation FSP peut s'adapter à la variation des traits, qui peut ensuite être soumise à la sélection, au flux génétique et à la dérive génétique à l'aide du modèle évolutif.
L'article explique ensuite comment la modélisation évolutive du FSP peut aider à explorer le comportement de systèmes complexes avec des phénotypes végétaux multidimensionnels dans des environnements multidimensionnels. Il souligne ensuite l'importance de considérer la dynamique spatiale et temporelle de ces environnements multidimensionnels, leurs effets sur la sélection et le rôle de la plasticité phénotypique.
ARTICLE DE RECHERCHE
Jorad de Vries, Utilisation de la modélisation évolutive fonctionnelle-structurelle des plantes pour comprendre l'effet du changement climatique sur les communautés végétales, in silico Plants, Volume 3, Numéro 2, 2021, diab029, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diab029
Ce manuscrit fait partie de in silico Plant's Numéro spécial sur le modèle structurel fonctionnel de l'usine.
