ANR (2017 - 2021) : GlobNets

Global biogeography of ecological networks in forest ecosystems

Team involved : BIOM
Platform involved : AAEM, PASTIS
Main contact person : Wilfried THUILLER (LECA, CNRS)

Un défi majeur pour les écologistes est de comprendre et de prédire les conséquences écologiques des changements climatiques et de l’influence humaine. Pour relever ce défi, nous devons tenir compte non seulement des effets du changement global sur la distribution et la performance des espèces, mais aussi des effets sur les interactions entre espèces. La modification de ces interactions est, en effet, susceptible de créer des effets en cascade pouvant conduire à des transitions critiques et irréversibles des écosystèmes à des échelles de temps courts, mais aussi sur de grandes échelles spatiales. L’hypothèse selon laquelle les interactions biotiques (ex. : compétition interspécifique et interactions trophiques) n’influencent la distribution de la biodiversité qu’à de petites échelles spatiales a suscité de nombreux débats. Les travaux conceptuels et de microcosmes ont assez tôt contesté cette hypothèse, tout comme les études récentes qui démontrent l’importance des interactions biotiques même à l’échelle continentale. Déterminer la direction et l’ampleur de l’impact des changements globaux sur les interactions biotiques reste donc un défi majeur pour prédire la structure des communautés et le fonctionnement des écosystèmes.

Plus spécifiquement, GlobNets répondra aux objectifs suivants :

1. Récolter, analyser et mettre à disposition un ensemble de données, multitrophique, multiéchelle et standardisé, sur la biodiversité plante-sol provenant de sites d’échantillonnage des principaux biomes forestiers du monde et couvrant l’ensemble de l’arbre de la vie.
2. Développer de nouveaux outils mathématiques et statistiques pour l’analyse de données multitrophique provenant d’ADN environnemental et qui permettent d’une part de décomposer spatialement les diversités des différents niveaux trophiques (a, ß, et ?), et d’autre part d’inférer des probabilités d’interaction dans et entre niveaux trophiques.
3. Sur la base de I et II, cartographier et décrire la répartition des diversités des compartiments plant-sol des forêts du monde et de tester le gradient latitudinal de diversité.
4. Analyser la réponse des communautés multitrophiques aux gradients environnementaux et d’utilisation, détecter la covariation spatiale entre niveaux trophiques et comprendre les raisons fonctionnelles ou phylogénétiques de ces covariations.
5. Décomposer spatialement les diversités multitrophiques (c.-à-d., les composantes a, ß, et ?) et tester les hypothèses écologiques liées aux perturbations et aux gradients de stress pour de multiples conditions climatiques et d’utilisations de par le monde
6. Produire la première description biogéographique globale des réseaux de cooccurrence plante-sol couvrant un écosystème majeur (c.-à-d. les forêts).
7. Étudier l’influence respective du climat global et des forçages environnementaux et de perturbations locales sur la complexité et la modularité des réseaux d’interactions plant-sol et fournir une description biogéographique de la robustesse des réseaux basés sur des simulations de cascade extinctions d’espèces avec différents scénarios d’extinction primaire.

Publications :

Calderón-Sanou, I., Münkemüller, T., Boyer, F., Zinger, L. & Thuiller, W. (2020) From environmental DNA sequences to ecological conclusions : How strong is the influence of methodological choices ? Journal of Biogeography

Chalmandrier, L., Pansu, J., Zinger, L., Boyer, F., Coissac, E., Génin, A., Gielly, L., Lavergne, S., Legay, N., Schilling, V., Taberlet, P., Münkemüller, T. & Thuiller, W. (2020) Environmental and biotic drivers of soil microbial β-diversity across spatial and phylogenetic scale. Ecography, in press

Martinez-Almoyna, C., Thuiller, W., Chalmandrier, L., Clément, J.C., Foulquier, A., Ohlmann, M., Zinger, L. & Münkemüller, T. (2019) Multi-trophic beta-diversity mediates the effect of environmental gradients on the turnover of multiple ecosystem functions. Functional Ecology, 33(10) 2053-2064

Ohlmann, M., Miele, V., Dray, S., Chalmandrier, L., O’Connor, L. & Thuiller, W. (2019) Diversity indices for ecological networks : a unifying framework using Hill numbers. Ecology Letters, 22, 737-747

Ohlmann, M., Mazel, F., Chalmandrier, L., Bec, S., Chave, J., Coissac, E., Gielly, L., Pansu, J., Schilling, V., Taberlet, P., Zinger, L. & Thuiller, W. (2018) Mapping the imprint of biotic interactions on β-diversity. Ecology Letters, 21, 1660-1669