Quand tout n'est pas partout mais que les espèces évoluent : une méthode alternative pour modéliser les propriétés adaptatives des écosystèmes marins.

Résumé La biogéographie fonctionnelle et taxonomique des systèmes microbiens marins reflète l'état actuel d'un système en évolution. Les modèles actuels des systèmes microbiens marins et des cycles biogéochimiques ne reflètent pas ce principe d'organisation fondamental. Nous étudions ici le potentiel d'adaptation évolutive des systèmes microbiens marins en cas de changement environnemental et introduisons une adaptation darwinienne explicite dans un cadre de modélisation des océans, en simulant l'évolution des communautés phytoplanctoniques dans l'espace et le temps. À cette fin, nous adoptons des outils issus de la théorie de la dynamique adaptative, en évaluant l'aptitude des mutants envahissants sur des échelles de temps annuelles, en remplaçant le résident si un mutant plus adapté apparaît. En utilisant le cadre évolutif, nous examinons comment l'assemblage de la communauté, en particulier l'émergence de la diversité de la taille des cellules du phytoplancton, reflète les effets combinés des contrôles ascendants et descendants. En comparaison avec une approche de sélection des espèces, basée sur le paradigme selon lequel "Tout est partout, mais l'environnement sélectionne", nous montrons que (i) les valeurs optimales des traits sélectionnés sont similaires. (ii) les modèles émergeant du modèle adaptatif sont plus robustes, mais (iii) les deux méthodes conduisent à des prédictions différentes en termes de diversité émergente. Nous démontrons que les approches explicitement évolutionnistes de la modélisation des populations microbiennes marines et de leur fonctionnalité sont réalisables et pratiques dans des contextes variant dans le temps et dans l'espace, et fournissent un nouvel outil pour explorer les interactions évolutionnistes sur une gamme d'échelles de temps dans l'océan.