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Poste fourni par Juan A. Balbuena

Mer d’Azov. Crédit : Sergey Sorokin.

La plupart des espèces des communautés écologiques sont rares, alors que quelques-unes seulement sont communes. Ce paradoxe de la distribution intrigue les écologistes depuis des décennies, mais l’interprétation des distributions d’abondance des espèces reste insaisissable. Dans cet article de blog, l’auteur principal Juan A. Balbuena explique comment leur récemment publié Méthodes en écologie et évolution papier et paquet R’Quantification floue des espèces communes et rares dans les communautés écologiques (FuzzyQ)‘, est un outil analytique potentiellement précieux en écologie communautaire et en biologie de la conservation.

Parce que les environnements diffèrent et que les organismes sont étonnamment diversifiés, la liste des choses que les écologistes peuvent être aussi certaine que la mort et les impôts est plutôt courte. L’un des rares modèles universels dans la nature concerne la répartition inégale de l’abondance des espèces dans les communautés écologiques. Invariablement, la plupart des espèces sont rares, alors que quelques-unes sont communes. Ce paradoxe de la distribution intrigue les écologistes depuis plus d’un siècle et demi.

Comme Darwin a observé, « Si l’on se demande pourquoi telle ou telle espèce est rare, on répond que quelque chose est défavorable dans ses conditions de vie ; mais ce qu’est ce quelque chose, nous ne pouvons presque jamais le dire. Beaucoup d’efforts ont été consacrés à l’établissement des schémas de distribution résultant de la catégorisation des espèces comme communes ou rares.

Cependant, un problème majeur d’ajustement des modèles aux distributions d’abondance des espèces a été d’ajuster les données à une distribution théorique appropriée. Un autre problème est que la banalité et la rareté sont des termes largement utilisés mais qu’il n’y a pas suffisamment de consensus sur ce qui rend une espèce rare ou commune. Ainsi, aujourd’hui et malgré l’abondante littérature sur le sujet, les facteurs qui expliquent la rareté des espèces restent encore insaisissables.

Mes collègues co-auteurs et moi avons étudié l’écologie communautaire de rougets (Mugillidae) parasites depuis près de deux décennies. Ces poissons vivent dans les eaux marines et tempérées saumâtres du monde entier et abritent une faune parasitaire assez spécialisée et unique.

le mulet so-iuy (Planiliza haematocheilus) originaire du Estuaire du fleuve Amour et la mer du Japon a été délibérément introduite dans la mer Noire et Mer d’Azov à l’époque soviétique. Après de nombreuses tentatives, une population reproductrice réussie a été établie au début des années 1980. Les conditions environnementales de la zone envahie semblent favorables à cette espèce et son expansion a coïncidé avec une forte baisse des mulets gris indigènes. Grâce à un projet de recherche international financé par le Commission européenne, nous avons pu enquêter sur so-iuy et d’autres mulets gris locaux à la recherche de parasites dans les zones indigènes et envahies et constituer une base de données hôte-parasite qui a ouvert des opportunités pour explorer les modèles macroécologiques des communautés de parasites dans les deux zones.

À un moment donné, la question de savoir comment l’équilibre et la séparation entre les espèces de parasites rares et communes sont modifiés dans la zone envahie a été soulevée comme une extension logique de nos études. Considérant le manque d’outils d’analyse dans ce domaine, nous avons décidé de concevoir notre propre application sous l’acronyme FuzzyQ (qui signifie quantification floue des espèces communes et rares dans les communautés écologiques.)

Les espèces rares et communes peuvent être distinguées par leurs modèles d’abondance-occupation. Crédit : Juan A. Balbuena.

Nous avons anticipé que FuzzyQ pourrait améliorer notre capacité à expliquer et à surveiller les changements dans la répartition de l’abondance des espèces, y compris, mais sans s’y limiter, ceux résultant des invasions biologiques. En particulier, nous visons à développer une méthode se prêtant aux tests d’hypothèses et à la modélisation statistique qui pourrait être très largement appliquée. Un premier défi était de savoir comment définir la rareté. L’examen de l’abondance et de l’occupation des espèces semblait une approche raisonnable pour évaluer la banalité et la rareté des espèces, car ces critères ont été largement utilisés à cette fin. Étant donné qu’une communauté a étudié un certain nombre de sites, de quadrats ou de toute autre unité d’échantillonnage appropriée (par exemple des individus de poisson dans notre cas particulier), les espèces rares devraient montrer à la fois une faible abondance et une faible occupation des sites.

Avec FuzzyQ, nous sommes passés de la catégorisation des espèces à une approche quantitative pour placer chaque espèce le long d’un gradient de rareté. L’idée était d’appliquer une clustering flou algorithme pour attribuer chaque espèce de la communauté à la catégorie rare ou commune en comparant leurs données d’abondance et d’occupation. L’approche de clustering utilisée dans la classification floue est idéale pour gérer des scénarios dans lesquels les observations limites et l’ambiguïté remettent en question la classification binaire traditionnelle, étant la plus appropriée pour analyser des modèles complexes dans les systèmes naturels.

FuzzyQ fournit une boîte à outils comparative pratique et simple à utiliser qui fournit des indicateurs écologiques simples et intuitifs qui peuvent donner des informations claires et exploitables sur la nature des communautés écologiques. Revenant aux communautés parasitaires des mulets so-iuy, nos résultats ont montré une distinction plus nette entre les espèces communes et rares dans la zone introduite que dans la zone indigène. Cette découverte est conforme aux preuves montrant que la plupart des espèces indigènes ont été perdues lors de l’introduction et que la majorité des espèces de la zone introduite ont été acquises à partir d’espèces locales de mulet gris. Étant donné que les espèces de parasites nouvellement acquises devraient manquer d’adaptations spécifiques au nouvel hôte, cela expliquerait leur rareté prononcée par rapport aux espèces rares dans la zone d’origine.

En fournissant un cadre quantitatif de banalité et de rareté, FuzzyQ peut contribuer de manière décisive à l’avancement de l’écologie communautaire. Au moyen d’expériences et/ou de méta-analyses, il peut faciliter l’évaluation des rôles joués par les variables démographiques et les traits des espèces et peut révéler des régularités dans l’assemblage des communautés. De plus, FuzzyQ peut être précieux pour les biologistes de la conservation. Par exemple, il fournit un moyen simple de surveiller la variation des modèles de rareté commune de manière quantitative au fil du temps ou le long de gradients géographiques et environnementaux, ce qui peut fournir des informations cruciales sur les changements écosystémiques.

Pour lire l’intégralité de la ‘Quantification floue des espèces communes et rares dans les communautés écologiques (FuzzyQ)’ Méthodes en écologie et évolution article, visitez le site de la revue ici.

En savoir plus sur le package FuzzyQ R sur CRAN ici.




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