Comparaison qualitative et quantitative de modèles proie-prédateur à des données chronologiques en écologie
Résumé
La présente thèse compare deux modèles proie-prédateur avec les dynamiques temporelles de
systèmes observés en laboratoire ou sur le terrain. Le premier modèle suppose que la réponse
fonctionnelle dépend uniquement de la densité des proies, et présente donc les caractéristiques
des modèles où les abondances sont contrôlées "de haut en bas". Au contraire, le second
modèle considère que la réponse fonctionnelle dépend du ratio entre densité de proies et densité de prédateurs, et inclut donc une régulation des abondances "de bas en haut".L'analyse
mathématique de ce modèle ratio-dépendant fait apparaître des dynamiques de bord riches avec
de multiples attracteurs, dont l'un est l'origine (extinction des deux populations). La différence
majeure entre les deux modèles réside dans leurs prédictions sur la réponse d'un système à
l'enrichissement: déstabilisation, et augmentation de l'abondance à l'équilibre du prédateur
uniquement dans le modèle proie-dépendant, stabilité inchangée et augmentation de l'abondance
à l'équilibre des proies et des prédateurs dans le modèle ratio-dépendant. La comparaison de ces
deux modèles avec le modèle verbal PEG (décrivant la dynamique planctonique dans les lacs)
montre que tous deux peuvent rendre compte de cette dynamique si des changements saisonniers
sont introduits dans les valeurs d'un ou plusieurs paramètres. Nous comparons quantitativement
les deux modèles avec différents types de séries temporelles de systèmes proie-prédateur
par la méthode du maximum de vraisemblance. Les données concernant des protozoaires ou
des arthropodes (en laboratoire) sont en général mieux décrites par le modèle proie-dépendant.
Pour l'interaction phytoplancton-zooplancton, les deux modèles conviennent aussi bien l'un que
l'autre. Le fait d'utiliser les deux modèles peut alors permettre de détecter parmi les prédictions
celles qui sont sensibles à la prédateur-dépendance et, éventuellement, d'orienter des recherches
supplémentaires.
systèmes observés en laboratoire ou sur le terrain. Le premier modèle suppose que la réponse
fonctionnelle dépend uniquement de la densité des proies, et présente donc les caractéristiques
des modèles où les abondances sont contrôlées "de haut en bas". Au contraire, le second
modèle considère que la réponse fonctionnelle dépend du ratio entre densité de proies et densité de prédateurs, et inclut donc une régulation des abondances "de bas en haut".L'analyse
mathématique de ce modèle ratio-dépendant fait apparaître des dynamiques de bord riches avec
de multiples attracteurs, dont l'un est l'origine (extinction des deux populations). La différence
majeure entre les deux modèles réside dans leurs prédictions sur la réponse d'un système à
l'enrichissement: déstabilisation, et augmentation de l'abondance à l'équilibre du prédateur
uniquement dans le modèle proie-dépendant, stabilité inchangée et augmentation de l'abondance
à l'équilibre des proies et des prédateurs dans le modèle ratio-dépendant. La comparaison de ces
deux modèles avec le modèle verbal PEG (décrivant la dynamique planctonique dans les lacs)
montre que tous deux peuvent rendre compte de cette dynamique si des changements saisonniers
sont introduits dans les valeurs d'un ou plusieurs paramètres. Nous comparons quantitativement
les deux modèles avec différents types de séries temporelles de systèmes proie-prédateur
par la méthode du maximum de vraisemblance. Les données concernant des protozoaires ou
des arthropodes (en laboratoire) sont en général mieux décrites par le modèle proie-dépendant.
Pour l'interaction phytoplancton-zooplancton, les deux modèles conviennent aussi bien l'un que
l'autre. Le fait d'utiliser les deux modèles peut alors permettre de détecter parmi les prédictions
celles qui sont sensibles à la prédateur-dépendance et, éventuellement, d'orienter des recherches
supplémentaires.