Modelling of « the evolution » of ecosystems - DUMAS - Dépôt Universitaire de Mémoires Après Soutenance Accéder directement au contenu
Mémoires Année : 2018

Modelling of « the evolution » of ecosystems

Modélisation de « l’évolution » des écosystèmes

Résumé

Do ecosystems evolve? If yes, how should we define them and test this question? In order to take into account for both abiotic (inert) and biotic (living) components, the multi-level organization and the diversity of interactions of any ecosystem, as well as to model its possible evolution, a discrete and qualitative model such as a Petri net seems to be a relevant method able to simplify the system without losing its properties. It consists in representing ecosystem as a graph, with components as nodes that are linked between them by ecological processes or interactions between nodes (edges). Starting with this representation and with the Petri net formalism, we developed two different models based on artificial and natural selection: the first model on microbial communities with artificial selection based on the CO2 emissions, and the second model on the nitrogen cycle focusing on the Anammox and O2 appearance in the course of evolution. The first model is not satisfying our requirements, while the second one seems to be relevant and suggests an in-depth study. Finally, although we are not in the position to confirm (or infirm) the evolution of ecosystems, this study has shown the probable interest to develop qualitative and discrete models to study it.
Les écosystèmes évoluent-ils ? Si oui, comment définir et modéliser cette évolution écosystémique ? Un modèle discret et qualitatif inspiré des réseaux de Petri est une méthode pertinente pour prendre en compte la complexité des composantes biotiques (vivantes) et abiotiques (inertes) des écosystèmes, leur organisation à plusieurs niveaux et la diversité de leurs interactions. De tels modèles simplifient le système sans en perdre les propriétés. Il consiste d’abord à représenter l’écosystème comme un graphe, avec les composantes comme des nœuds qui sont liés entre eux par des processus écologiques ou parleurs interactions (arêtes). A partir de cette représentation et d’un formalisme de Petri, nous avons développédeux modèles différents, basés sur une sélection artificielle et naturelle : le premier modélise les communautés microbiennes soumises à une pression de sélection artificielle sur les émissions de CO2 ; le deuxième modélise lecycle de l’azote en se focalisant sur les processus d’apparition au cours de l’évolution du gène Anammox et de l’oxygène. Le premier modèle n’a pas rempli nos conditions, alors que le deuxième s’est révélé pertinent et mérite d’être mieux étudié à l’avenir. Finalement, bien que nous ne soyons pas encore en mesure de confirmer (ni infirmer) la présence d’évolution de ces écosystèmes, cette étude a montré que les modèles qualitatifs discrets sont probablement intéressants pour cette question.
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dumas-02138940 , version 1 (24-05-2019)

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  • HAL Id : dumas-02138940 , version 1

Citer

Thi Thu Tam Nguyen. Modelling of « the evolution » of ecosystems. Life Sciences [q-bio]. 2018. ⟨dumas-02138940⟩
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