Dynamique des patchs

La dynamique des patchs est une perspective écologique selon laquelle la structure, la fonction et la dynamique des systèmes écologiques peuvent être comprises par l'étude de leurs patchs (taches) interactifs. La dynamique des patchs, en tant que terme, peut également se référer aux changements spatio-temporels au sein et entre les taches qui composent un paysage. La dynamique des patchs est omniprésente dans les systèmes terrestres et aquatiques, à tous les niveaux d'organisation et à toutes les échelles spatiales. De ce point de vue, les populations, les communautés, les écosystèmes et les paysages peuvent tous être étudiés comme des mosaïques de patchs qui diffèrent par leur taille, leur forme, leur composition, leur histoire et les caractéristiques de leurs limites.

L'idée de la dynamique des patchs remonte aux années 1940, lorsque les phytologues ont étudié la structure et la dynamique de la végétation en fonction des patchs interactives qui la composent. Une théorie mathématique de la dynamique des patchs a été développée par Simon Levin et Robert Paine dans les années 1970, à l'origine pour décrire la structure et la dynamique d'une communauté intertidale en tant que mosaïque de patchs créée et maintenue par les perturbations de la marée. La dynamique des patchs est devenue un thème dominant en écologie entre la fin des années 1970 et les années 1990.

La dynamique des patchs est une approche conceptuelle de l'analyse des écosystèmes et des habitats mettant l'accent sur la dynamique de lhétérogénéité (en) au sein d'un système, c'est-à-dire que chaque zone d'un écosystème est constituée d'une mosaïque de petits "sous-écosystèmes"[1].

La diversité des patchs d'habitat créée par les régimes de perturbations naturelles est considérée comme essentielle au maintien de cette biodiversité. Un patch d'habitat, c’est toute zone discrète ayant une forme, un espace et une configuration définis, utilisée par une espèce pour se reproduire ou obtenir d'autres ressources. Les mosaïques sont les motifs dans les paysages qui sont composés d'éléments plus petits, tels que des peuplements forestiers individuels, des parcelles d'arbustes, des autoroutes, des fermes ou des villes.

Patchs et mosaïque

Historiquement, en raison de la courte échelle de temps de l'observation humaine, les paysages en mosaïque étaient perçus comme des modèles statiques de mosaïques de populations humaines.[2] Cette focalisation était centrée sur l'idée que l'état d'une population, d'une communauté ou d'un écosystème particulier pouvait être comprise en étudiant un patch particulier au sein d'une mosaïque. Toutefois, cette perception ne prenait pas en compte les conditions qui interagissent avec les patchs et qui les relient entre eux. En 1979, Bormann et Likens ont inventé l'expression "mosaïque changeante" pour décrire la théorie selon laquelle les paysages changent et fluctuent, et sont en fait dynamiques. Ce phénomène est lié à la bataille de cellules qui se produit dans une boîte de Pétri [citation nécessaire].

La dynamique des patchs fait référence au concept selon lequel les paysages sont dynamiques[1]. Un patch peut exister dans trois états : potentiel, actif et dégradé. Les patchs à l'état potentiel sont transformés en patchs actifs par la colonisation du patch par des espèces dispersantes arrivant d'autres patchs actifs ou dégradés. Les patchs passent de l'état actif à l'état dégradé lorsqu'ils sont abandonnés, et les patchs passent de l'état dégradé à l'état actif par un processus de récupération[3].

L'exploitation forestière, le feu, l'agriculture et le reboisement peuvent tous contribuer au processus de colonisation, et peuvent effectivement modifier la forme du patch. La dynamique des patchs fait également référence aux changements dans la structure, la fonction et la composition des patchs individuels qui peuvent, par exemple, affecter le taux du cycle des nutriments [citation nécessaire].

Les patchs sont également liés. Bien que les patchs puissent être séparés dans l'espace, une migration peut se produire d'un patch à l'autre. Cette migration maintient la population de certains patchs et peut être le mécanisme par lequel certaines espèces végétales se propagent. Cela implique que les systèmes écologiques au sein des paysages sont ouverts, plutôt que fermer et isolés. (Pickett, 2006)

Les efforts de conservation

La reconnaissance de la dynamique des patchs au sein d'un système est nécessaire à la réussite des efforts de conservation (écologique). Une conservation réussie implique de comprendre comment un patch évolue et de prévoir comment elle sera affectée par des forces externes[4]. Ces externalités comprennent les effets naturels, tels que l'utilisation des terres, les perturbations, la restauration et la succession, et les effets des activités humaines. En un sens, la conservation est le maintien actif de la dynamique des patchs (Pickett, 2006). L'analyse de la dynamique des patchs peut être utilisée pour prévoir les changements dans la biodiversité d'un écosystème. Lorsque des patchs d'espèces peuvent être suivies, il a été démontré que les fluctuations du plus grand patch (l'espèce la plus dominante) peuvent servir d'alerte précoce d'un effondrement de la biodiversité[5]. Cela signifie que si des conditions externes, comme le changement climatique et la fragmentation de l'habitat, modifient la dynamique interne des patchs, une forte réduction de la biodiversité peut être détectée avant qu'elle ne se produise[5],[6].

Voir aussi

Références  
  1. (en) Pickett, Steward T.A.; White, P.S., « The Ecology of Natural Disturbance and Patch Dynamics. », Academic Press,‎ (ISBN 0123960215, lire en ligne)
  2. (en) Barry Bogin, Patterns of human growth (2nd ed.), Cambridge, Cambridge University Press, (ISBN 9780521564380, lire en ligne )
  3. (en) Wright, Justin P.; Gurney, W.S.C.; C.G., Jones (2004). "Patch dynamics in a landscape modified by ecosystem engineers" (PDF). OIKOS. 105 (2): 336–348. doi:10.1111/j.0030-1299.2004.12654.x. ISSN 0030-1299. Archived from the original (PDF) on 2010-06-26.
  4. (en) Furness, Euan N.; Garwood, Russell J.; Mannion, Philip D.; Sutton, Mark D. (2021). "Evolutionary simulations clarify and reconcile biodiversity-disturbance models". Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 288 (1949). ISSN 0962-8452. PMC 8059584.
  5. (en) Saravia Leonardo A, Momo Fernando R., "Biodiversity collapse and early warning indicators in a spatial phase transition between neutral and niche communities", (2017-07-01) (ISSN 1600-0706, lire en ligne )
  6. (en) Corrado Raffaele (2014). "Early warning signals of desertification transitions in semiarid ecosystems". Physical Review E. 90 (6): 062705. bibcode:2014PhRvE..90f2705C. PMID 25615127.

Bibliographie annexe
  • Forman, R.T.T. 1995. Land Mosaics: The Ecology of Landscapes and Regions. Cambridge University Press, Cambridge, Royaume-Uni.
  • Groom, Martha J., Meffe, Gary K., Carroll, Ronald. 2006. Principles of Conservation Biology, Third Edition. Mosaics and Patch Dynamics by Steward T.A. Pickett
  • Levin, S. A., and R. T. Paine. 1974. Disturbance, patch formation and community structure. Proceedings of the National Academy of Sciences (États-Unis) 71:2744-2747.
  • Levin, S. A., T. M. Powell, and J. H. Steele, editors. 1993. Patch Dynamics. Springer-Verlag, Berlin.
  • Wu, J. G., and O. L. Loucks. 1995. From balance of nature to hierarchical patch dynamics: A paradigm shift in ecology. Quarterly Review of Biology 70:439-466.

(reprise de la version anglaise)

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