La théorie mathématique et les méthodes statistiques viennent en aide à la biologie
En menant une recherche associant mathématiques, statistiques et biologie, le projet SPAECO (Spatial ecology: Bringing mathematical theory and data together), financé par l'UE, s'est attaché à concevoir des théories mathématiques et des approches statistiques qui relient ces théories aux données. Les partenaires du projet ont créé et analysé des modèles individuels spatiaux et stochastiques sous forme de traitement de points spatio-temporels. Les résultats montrent comment la réatroaction entre la dynamique écologique et évolutive est influencée par les propriétés de l'espèce et par la nature de la dynamique de la population. Les chercheurs ont ensuite approfondi ces méthodes afin d'étudier la dynamique spatio-temporelle de la population, notamment son extinction et d'autres fluctuations de grande ampleur. Afin de relier la théorie aux données, l'équipe de SPAECO a travaillé sur de nombreuses approches statistiques. Elle a développé des modèles du mouvement animal et des méthodes pour leur paramétrisation, un cadre mathématique et des méthodes statistiques connexes pour aborder des questions portant sur la génétique évolutive quantitative, ainsi que des approches bayésiennes hiérarchiques pour analyser les données sur des communautés d'espèces. Grâce à quelques exemples concrets d'études de cas, les chercheurs ont créé un modèle individuel qui décrit la dynamique de la population de Mélitée du plantain dans un réseau d'environ 4 000 parcelles d'habitat. Ils ont combiné le codage de l'ADN avec des données morphologiques sur les champignons décomposant le bois afin d'explorer les relations entre les occurrences mycéliennes et de fructification dans le territoire. Les résultats de cette dernière étude ont montré que les espèces spécialistes ont un taux de fructification très faible. Ainsi la difficulté principale pour les nombreuses espèces en danger serait la fructification plutôt que la colonisation mycélienne. Au total, plus de 50 documents ont été publiés dans des revues internationales à comité de lecture. Une synthèse des conclusions du projet est présentée dans le livre d'Ovaskainen et al. 2016: Quantitative Ecology and Evolutionary Biology: Integrating Models with Data (Oxford University Press). En se concentrant sur divers modèles, de la dynamique de la population spatio-temporelle aux approches bayésiennes de la génétique évolutive quantitative, SPAECO a pu présenter la théorie mathématique et les méthodes statistiques permettant de relier les théories aux données.
Mots‑clés
Théorie mathématique, méthodes statistiques, SPAECO, écologie spatiale
