Projet ANR-08-SYSC-0012 – MODECOL : Utilisation de la modélisation pour améliorer les services écologiques associés aux systèmes prairiaux
Programme : Systèmes complexes et modélisation mathématique (SYSCOMM) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : Madame Cendrine Mony (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE BRETAGNE ET PAYS- DE-LA-LOIRE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Inria Centre Paris - Rocquencourt; Université de La Rochelle
Montant : 320097.0 euros
Date de début : 2009
Durée : 36 mois
Résumé : Ce projet s&rsquo,intègre dans un contexte où la mise en place de solutions rapides devient urgente pour compenser la dégradation de l&rsquo,environnement occasionnée par l&rsquo,homme. Un intérêt accru est observé pour les systèmes naturels dont on démontre désormais de manière flagrante les services écologiques associés tant au niveau de la dépollution des eaux et des sols que dans la régulation du réchauffement climatique. Les nouvelles réglementations environnementales incitent désormais à la création de nouveaux systèmes de ce type pour renforcer leur effet bénéfique sur l&rsquo,environnement. Il s&rsquo,agit cependant d&rsquo,optimiser le design de ces nouveaux systèmes pour fournir le meilleur service écologique rendu. Le projet MODECOL vise à établir un modèle hybride réaliste permettant de modéliser un système herbacé (=prairie) par Individual Based-Model (IBM) relié par des boucles de rétroaction à une couche environnementale modélisée par Equations à Dérivées Partielles (EDP). Cette démarche vise à constituer par la suite un laboratoire virtuel suffisamment réaliste pour tester des hypothèses écologiques au niveau de systèmes écologiques complexes.    La première étape de travail consistera à réaliser un modèle IBM pour représenter le système prairial considéré comme l&rsquo,interaction de populations végétales. Un des aspects novateurs de ce projet est i. de prendre en compte la particularité de toute plante pérenne de croître par reproduction végétative: c'est-à-dire qu&rsquo,un individu de plante simplifié le plus souvent par un point, est en réalité un réseau de tiges connectées entre elles par des structures permettant le transfert de ressources nutritives ou d&rsquo,information de stress. La prise en compte de cette colonisation de l&rsquo,espace par le développement de réseaux est particulièrement originale. Les règles d&rsquo,interaction entre plantes feront appel à des aspects de théories des jeux. Enfin, l&rsquo,établissement de la structure du modèle et sa validation seront étroitement liés à des expérimentations réalisées en conditions contrôlées et sur le terrain. Des techniques d&rsquo,analyses d&rsquo,image seront utilisées pour détecter les différents réseaux de plante entrelacés.   La deuxième étape du projet visera à coupler ce modèle IBM à un système d&rsquo,EDP qui prendra en compte les variations spatio-temporelles de l&rsquo,environnement (par ex une concentration en pesticides, en nitrate&hellip,ect.). Ce point met en jeux plusieurs réflexions liées i. à la notion de couplage de modèles d&rsquo,échelles de temps et d&rsquo,espace différentes et ii. des aspects liés au rôle de l&rsquo,échelle de perception de l&rsquo,individu sur le déterminisme de sa croissance qui peuvent s&rsquo,apparenter à l&rsquo,écologie comportementale. La validation de ce modèle sera réalisée par des suivis in situ au niveau du site de Pleine-fougères intégré au réseau international Long Term Ecological Research sites (LTER).   La troisième étape du projet cherchera à établir un modèle agrégé ayant pour but de servir de support à l&rsquo,aide à la décision pour les gestionnaires. Basés dans un premier temps sur un système dynamique, un système d&rsquo,EDP calibré par les données issues de l&rsquo,IBM sera réalisé. Une validation croisée avec les données issues de l&rsquo,expérimentation sera également effectuée.   La quatrième étape visera à appliquer ce dernier modèle à une application concrète liée aux dernières directives agrienvironnementales de la PAC. L&rsquo,une des mesures phares de cette directive est la mise en place de bandes enherbées en bords de champs cultivés pour contribuer à l&rsquo,épuration de l&rsquo,eau. Nous utiliserons donc cet outil pour préciser le design optimal des bandes enherbées permettant de fournir ce service écologique. Ce travail sera réalisé en collaboration avec un comité de pilotage constitué de représentants de la chambre d&rsquo,agriculture, d&rsquo,agriculteurs et de chercheurs.