Comprendre
les mécanismes naturels de multiplication
végétative dans les systèmes
écologiques complexes (du comportement
individuel de la
plante jusqu'aux interactions entre les espèces) par la
reconstitution d'une prairie virtuelle (projet ViP)
Cendrine
Mony (*), Marc
Garbey (**), Malek
Smaoui (**) and
Marie-Lise Benot (*)
(*) Unité
mixte de recherche du CNRS 6553 ECOBIO, Université
de Rennes 1, France
(**) Département d'informatique, Université de
Houston, USA
Le site de présentation du
projet : http://vcsc.cs.uh.edu/ViP.html
(en anglais)
Intérêts d'une approche expérimentale
contrôlée dans la perspective de la gestion
hydrique des prairies humides du marais poitevin : cliquez
ici (en français)
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L'objectif
de ce projet est
d'étudier les
mécanismes fondamentaux qui interviennent lorsque
la végétation herbacée des prairies
doit faire face à un stress (tonte récurrente,
pâturage,...). Ces modèles ont des applications,
à
commencer par la conception d'une prairie à haute valeur
agronomique ou la préservation des
écosystèmes
à forte biodiversité. De nouvelles
idées ont
été récemment
développées pour une utilisation
écologique de ces végétaux (voyez par
exemple une récente étude financée par
la National Science
Foundation (une
agence gouvernementale indépendante des
États-Unis
d'Amérique, pour soutenir financièrement la
recherche
scientifique fondamentale) : "Les prairies mixtes humides sont une
meilleure source de biocarburant que l'éthanol de
maïs ou
que les agro-carburants issus du soja" : http://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=108206).
Le projet ViP étudiera les
effets des
pratiques d'exploitation sur la compétition entre les
plantes et
la diversité génétique de la prairie.
Le modèle se base sur des
données
expérimentales obtenues par des mesures
statistiques
réalisées dans des prairies et par des
approches
expérimentales controlées concernant la
croissance de
plants individuels se reproduisant par multiplication
végétative sous différentes
conditions environmentales. Un modèle individuel simule un
ensemble de plants individuels qui se développent en ramets
(chez les végétaux, chaque individu obtenu suite
à un bouturage naturel ou non est appelé un
ramet) mais il simule également les connexions (les cordons
reliant les ramets et facilitant la propagation des plants dans
l'espace).
La
première
phase a pour
but d'étudier et de classer les caractéristiques
de ces
plants individuels et leur stratégie pour
survivre dans un environnment concurrentiel. Les traits
biologiques
et la plasticité de chaque bouture est au coeur de
cette
question. Le principal objectif serait d'identifier une
fonction rationnelle qui correspondrait à une
stratégie de
croissance optimale.
La seconde phase du
projet
étudiera le comportement de ce mélange
d'espèces dans une prairie. Les lois régissant
les
interactions entre les plantes seront ajoutées.
Ces deux phases seront menées à bien par une
simulation multi-échelle d'une
prairie validée par des données
expérimentales
et calculée au moyen de l'outil informatique (in
silico);
la première phase s'achevera après la mise au
point d'une application qui arrivera à modéliser
les plants individuels et par la caractérisation d'un
ensemble de lois à partir d'une série
d'expérimentations controlées.
L'espace des paramètres est extrêmement large et
l'utilisation d'algorithmes évolutionnistes parait naturelle
pour ce type d'étude écologique. Au cours de la
seconde phase, les interactions entre des milliers d'individus devront
être simulées pour observer les
propriétés qui pourraient potentiellement
émergées de
ce complexe système écologique.
Ces phases nécessitent des simulations à grande
échelle et donc elles entrainent un parallélisme
gênant qui devrait
être facilement surmonté grâce
à BOINC
Selon les estimations, il faudra calculer environ 1.000.000
simulations, ce qui aurait pris 10 ans sur un
ordinateur individuel. L'étude d'un seul parcours
évolutionnaire prendrait au moins un an sur un PC individuel
(phase1). Il existe des dizaines de parcours
différents impliqués dans la
dynamique évolutionniste. La simulation est deux
fois plus
complexe pour une prairie (phase 2). Une phase de calcul qui pourrait
tirer avantage de la capacité de calcul non
utilisée de
10.000 PC durant un mois devrait apporter de nouveaux
résultats
dans la préservation des prairies, ces résultats
n'ont encore jamais pu être obtenus par le passé
(1 vote)
pareil
Ecrit par: kabouin (Membre) le 05-06-2008 12:36