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Ecologie microbienne
Le laboratoire d'écologie microbienne se concentre sur la biodiversité de la vie microbienne dans les lacs, en particulier le phytoplancton, c'est-à-dire les algues microscopiques et les cyanobactéries. Le phytoplancton est à la base de la chaîne alimentaire lacustre et soutient ainsi les autres formes de vie dans les écosystèmes lacustres. Les écosystèmes d'eau douce ont une biodiversité extraordinaire, mais sont également soumis à de fortes pressions anthropiques (agriculture intensive, changement climatique, pollution industrielle, etc.). Les lacs intègrent les facteurs de stress environnementaux provenant de leur bassin versant et agissent comme des sentinelles. La biodiversité des communautés lacustres permet une résilience aux changements de régime écosystémique. Pour mieux protéger la biodiversité des lacs, nous devons comprendre les mécanismes qui la contrôlent. Dans notre groupe, nous étudions la biodiversité à 4 niveaux différents:
- l'origine évolutive de la biodiversité - comment apparaissent les nouvelles espèces?
- au niveau de la population - en particulier, comment le parasitisme et la variabilité temporelle et spatiale des milieux lacustres contribuent-ils à la diversité génétique?
- au niveau de la communauté - comment les populations sont-elles assemblées pour établir des communautés?
- au niveau de l'écosystème - le rôle de la biodiversité planctonique dans les services écosystémiques lacustres et conséquences d’une perte de biodiversité, en particulier les conséquences des proliférations de cyanobactéries?
Notre travail sur la biodiversité du phytoplancton s'inspire d'une publication de 1961 : « Le paradoxe du plancton » par Hutchinson. Comment des dizaines d'espèces de phytoplancton peuvent coexister dans l’environnement apparemment homogène d'un lac bien mélangé ? On peut s'attendre à ce que seules les espèces les mieux adaptées survivent et surpassent les autres. Dans notre mission pour trouver des pistes de solutions à ce paradoxe, nous rencontrons des domaines fascinants de la recherche scientifique.
La limnologie par exemple : les lacs ne sont pas aussi homogènes qu'on pourrait le penser, mais ils sont très dynamiques dans le temps et dans l'espace. Nous exploitons ces dynamiques en milieux lacustres en utilisant des plateformes pour la collecte automatique de données à haute fréquence. Comment les changements climatiques affectent-t-ils cette structure spatiale et les tendances temporelles des lacs ? Ou encore cette discussion de la niche contre la neutralité : est-ce que chacune des dizaines d'espèces de phytoplancton dans un lac a vraiment sa propre niche ou de nombreuses espèces de phytoplancton sont interchangeables ? Qu'en est-il de l'importance des compromis : que faire si les concurrents les plus forts sont plus vulnérables aux parasites ou aux prédateurs, cela favorise-t-il la coexistence et la diversité ? Dans le groupe, nous avons un intérêt particulier pour le rôle de la complexité de l'environnement dans l'évolution et le maintien de la diversité.
Une autre question fascinante : d'où vient la complexité ? La vie elle-même contribue-t-elle à la complexité - par la construction de niches - dont dépend la biodiversité ?
Les travaux du groupe sont répartis également entre les études en laboratoire, sur le terrain et modélisation. Un large éventail d'outils et de techniques sont utilisés, qui varient des marqueurs moléculaires pour la génétique des populations, ou fluorométrie PAM pour la photosynthèse, des expérimentations dans des chimiostats ou des mésocosmes à l'évolution expérimentale en utilisant des microorganismes photo- et hétérotrophes. Une zone d'attention particulière est la surveillance des lacs par télédétection et la cytométrie de flux automatisée in situ. Nous croyons fermement que le suivi environnemental mérite un retour scientifique, en utilisant les derniers développements en instrumentation et en technologie de l’information (voir www.gleon.org), car si nous ne surveillons pas les lacs, nous ne savons pas s'ils changent et comment ils changent. Seule une compréhension plus approfondie du fonctionnement des communautés phytoplanctoniques nous apportera les outils dont nous avons besoin pour gérer les lacs dans un monde en rapide évolution.