Réseaux trophiques des mammifères en Afrique subsaharienne : la végétation et la fragmentation façonnent les écosystèmes

L’écologie a souvent une saveur très locale. On peut passer des années à observer un seul étang, un fragment de forêt ou une vallée, avec l’impression de n’avoir fait qu’effleurer la complexité du vivant.

Cette démarche patiente, site après site, a toutefois une limite : elle ne permet pas toujours de repérer les régularités qui s’appliquent à grande échelle, surtout à l’heure où les écosystèmes sont remodelés par le changement climatique et la pression humaine.

Une nouvelle étude a choisi une autre perspective. Au lieu de « zoomer » sur un lieu précis, Annie Finneran, étudiante en cycle supérieur à l’université Rice, et ses collègues ont pris du recul.

L’équipe a examiné des réseaux trophiques de mammifères à travers l’Afrique subsaharienne afin de déterminer si des environnements largement comparables produisent des organisations écologiques similaires.

Résultat : lorsque deux régions présentent des conditions environnementales proches, leurs réseaux trophiques ont tendance à se ressembler eux aussi, même si ces régions sont séparées par de très grandes distances.

En rassemblant des réseaux trophiques de mammifères à l’échelle de l’Afrique subsaharienne, les chercheurs montrent que des conditions partagées - notamment la végétation et l’empreinte humaine - permettent d’anticiper des structures de réseaux trophiques similaires sur l’ensemble du continent.

Relier des écosystèmes à travers l’Afrique

Pour y parvenir, l’équipe a compilé des informations provenant de 127 sites en Afrique subsaharienne. À l’aide d’images satellitaires, elle a estimé, pour chaque site, deux paramètres.

Le premier correspondait à la quantité de végétation (utilisée comme indicateur indirect de la productivité primaire), et le second au degré de fragmentation des habitats, c’est-à-dire la manière dont les activités humaines ont morcelé et perturbé les écosystèmes dans le paysage.

Ces couches environnementales ont ensuite été croisées avec des données déjà disponibles sur les mammifères présents dans chaque zone ainsi que sur les liens prédateur-proie entre eux.

Pour interpréter cet ensemble - une véritable « toile de toiles » - les auteurs ont mobilisé une méthode d’analyse de réseaux mise au point par César Uribe, professeur de génie électrique et informatique à l’université Rice.

L’enjeu ne consistait pas uniquement à décrire des réseaux trophiques, mais à comprendre ce qui les façonne à grande échelle : qu’est-ce qui fait qu’un réseau trophique de savane ressemble à celui d’une autre savane plutôt qu’à celui d’une forêt tropicale humide ?

La croissance des plantes pilote les écosystèmes

Sur l’ensemble des données - des déserts aux savanes en passant par les forêts tropicales humides - un facteur s’est imposé : la productivité primaire, autrement dit la quantité de croissance végétale disponible pour alimenter le système.

Quand des écosystèmes affichaient des niveaux de végétation comparables, leurs réseaux trophiques se rapprochaient également, y compris lorsqu’ils étaient séparés par des centaines ou des milliers de kilomètres.

« La quantité d’énergie disponible contrôle en fin de compte la quantité de végétation dans un système », a déclaré Lydia Beaudrot, professeure à l’université d’État du Michigan et coautrice de l’étude.

« Nous avons constaté que la similarité de la quantité de végétation était fortement corrélée à la similarité des réseaux trophiques, indépendamment de l’emplacement ou du type d’écosystème. »

L’idée est simple, mais ses implications sont importantes. Dans la plupart des réseaux trophiques terrestres, la végétation constitue la base énergétique.

Si cette base évolue - sous l’effet d’une sécheresse, de changements d’usage des terres ou de modifications des régimes climatiques - ce ne sont pas seulement les plantes qui changent. Cela redéfinit aussi quelles espèces animales peuvent s’y maintenir, combien de prédateurs le système peut soutenir et dans quelle mesure l’ensemble de la structure reste stable.

Les forêts du Congo se morcellent

Le deuxième résultat marquant est plus régional et concerne le bassin du Congo, l’une des plus vastes zones encore relativement intactes de forêt tropicale sur Terre.

Le bassin s’étend sur environ 3,7 millions de kilomètres carrés (environ 1,43 million de miles carrés), soit une superficie légèrement supérieure à celle de l’Inde. Parmi les 10 sites forestiers du Congo inclus dans l’étude, la fragmentation est apparue comme un facteur déterminant de la structure des réseaux trophiques.

« Dans le bassin du Congo, nous avons constaté que la fragmentation était un moteur de la structure des réseaux trophiques », a indiqué Finneran.

« Les forêts tropicales présentant des niveaux de fragmentation similaires avaient des réseaux trophiques plus proches. Cela peut indiquer que la fragmentation perturbe de manière prévisible des espèces ayant des rôles écologiques similaires. »

Autrement dit, des forêts soumises à des degrés comparables de perturbation humaine ont tendance à développer des configurations de réseaux trophiques semblables.

Certaines espèces disparaissent avant d’autres

La fragmentation ne fait pas disparaître les espèces au hasard. Elle peut plutôt éliminer en premier lieu certains types d’animaux - ceux qui ont besoin de vastes territoires, de conditions d’habitat particulières ou d’une continuité forestière.

Lorsque ces espèces déclinent, les relations prédateur-proie se réorganisent, ce qui modifie l’architecture globale du réseau trophique.

Même si les sites analysés se trouvent dans des aires protégées, l’application des mesures de protection varie fortement selon les pays et les gestionnaires locaux.

Si le morcellement se poursuit à l’intérieur de ces forêts ou à leur périphérie, les réseaux trophiques pourraient continuer à évoluer, avec des effets en cascade sur l’ensemble de l’écosystème.

Pourquoi cette approche est utile

De nombreux outils de l’écologie sont particulièrement performants à petite échelle. Il est possible de cartographier « qui mange qui » dans un lieu donné, mais l’exercice devient difficile dès qu’il s’agit de changer d’échelle.

L’intérêt de ce travail est de proposer une manière de combiner les deux : s’appuyer sur des motifs à l’échelle continentale pour dégager des règles générales, puis utiliser ces règles afin d’améliorer les prédictions au niveau local.

« La mise en œuvre de cette analyse de réseaux nous a permis de mieux comprendre les réseaux trophiques à l’échelle d’un continent, ainsi que l’impact des perturbations humaines sur ceux-ci », a déclaré le coauteur Matthew McCary.

« Nous pouvons utiliser cette approche pour étudier les réseaux trophiques à travers les continents, puis appliquer ces résultats à des écosystèmes individuels afin de soutenir les efforts de préservation et de restauration. »

Concrètement, cela pourrait se traduire ainsi : en identifiant, via des données satellitaires, le profil de végétation d’un lieu et son niveau de fragmentation, il deviendrait possible de formuler des prévisions plus étayées sur son réseau trophique.
On pourrait aussi mieux anticiper la manière dont les transformations du paysage reconfigureront ce réseau.

Cette méthode ne remplace pas les observations de terrain. En revanche, elle offre une façon de relier de nombreuses études locales pour en tirer une compréhension plus générale, à un moment où les écosystèmes n’attendent pas que l’activité humaine ralentisse.

L’étude a été publiée dans la revue Lettres d’écologie.