Bonjour,

Nous proposons un sujet de stage de M2 en modélisation pour l’année 2017-2018, intitulé « Évolution de l’agriculture dans un contexte spatialement explicite », encadré par Aurore Picot, Thibaud Monnin et Nicolas Loeuille à l’Institut d’Écologie et des Sciences de l’Environnement Paris.

N’hésitez pas à diffuser cette annonce auprès d’étudiant-e-s potentiellement intéressé-e-s, dans le domaine de l’écologie évolutive et l’écologie théorique.

Merci,

Bien cordialement,

Aurore Picot

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Titre du stage : Évolution de l’agriculture dans un contexte spatialement explicite

Laboratoire d’accueil :
Université Pierre et Marie Curie
Institut d’Écologie et des Sciences de l’Environnement – Paris
Équipes « Écologie et évolution des réseaux d’interaction » et « Interaction sociale dans l’évolution »

Responsable du stage :
Nom : Aurore Picot, Nicolas Loeuille et Thibaud Monnin
Tél : 0642676822
Email : [email protected]

Références dans le domaine :

Odling-Smee, F., Laland, K. & Feldman, M. (1996). Niche construction. Am. Nat., 147, 641–648
Mueller, U.G., Gerardo, N.M., Aanen, D.K., Six, D.L. & Schultz, T.R. (2005). The Evolution of Agriculture in Insects. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst., 36, 563–595
Loeuille, N. & Leibold, M. A. (2014). Effects of local negative feedbacks on the evolution of species within metacommunities. Ecol. Lett., 17, 563–73

Description du stage

La construction de niche est un processus éco-évolutif par lequel les organismes, en altérant leur environnement, modifient les pressions de sélection qui s’exercent sur eux (Odling-Smee et al. 1996)⁠. Par exemple, certains animaux construisent des nids, des terriers, de toiles, des barrages : ces structures augmentent leur survie ou leur fécondité. Un autre exemple est l’agriculture, qui constitue une gestion des ressources d’une population, par exemple la culture de plantes, d’algues, de champignons, ou bien l’élevage d’animaux. L’agriculture est présente dans de nombreux taxons, que ce soient l’espèce humaine, les insectes (Mueller et al. 2005)⁠, les poissons, des micro-organismes… Un des cas les plus classiques d’élevage d’animaux par des organismes non-humains est celui de la relation fourmis-pucerons : les fourmis “élèvent” des pucerons sur une plante-hôte, se nourrissent de miellat (solution sucrée excrétée par les pucerons), parfois les consomment et peuvent éloigner leurs prédateurs. La question à laquelle on s’intéressera au cours de ce stage est celle de la transition évolutive entre prédation pure et pratique de gestion des ressources ou agriculture.

On se basera sur un modèle non-spatial développé précédemment au cours de la thèse d’Aurore Picot, qui sera étendu de façon spatialement explicite par l’étudiant-e. On considérera une grille avec trois espèces potentiellement en interaction sur chaque patch : l’espèce éleveur (par exemple une espèce de fourmis), l’espèce élevée (par exemple des pucerons) et une proie alternative de l’espèce éleveur. Nous supposons que l’agriculture a un coût énergétique pour l’espèce éleveur, par exemple un coût temporel sur le temps disponible pour chasser la proie alternative ou consommer l’espèce élevée. On définit donc un trait d’investissement allocatif dans l’agriculture. On étudiera à l’aide d’un modèle de méta-populations pour les trois espèces la dynamique spatiale (colonisation-compétition-extinction) et la dynamique évolutive du trait d’investissement, en temps discret. Des règles probabilistes régissent la colonisation de nouveaux patches et la survie ou l’extinction de chaque espèce déjà présente sur un patch donné, à chaque pas de temps. Ces règles seront définies en fonction de la présence ou non des autres espèces afin de tenir compte des interactions de prédation, et de l’effet de l’agriculture ou construction de niche. On aura également l’introduction de mutant sur le trait d’investissement suivant une probabilité de mutation. La dispersion pourra être modulée afin de maintenir plus ou moins facilement le trait d’investissement face à l’apparition de « tricheurs » ne participant pas au coût de l’agriculture. On s’intéressera en particulier à l’effet rétroactif de l’agriculture sur la distribution des populations et le type de paysage généré (voir Loeuille & Leibold 2014)⁠. Le langage de programmation pourra être au choix de l’étudiant-e, par exemple le langage R. Le stage se fera en collaboration avec Aurore Picot (doctorante en 3e année de thèse) ainsi que ses encadrants Nicolas Loeuille et Thibaud Monnin. La langue de travail pourra être le français ou l’anglais, également au choix de l’étudiant-e.

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