Les forêts, surtout les forêts tropicales, abritent des milliers d'espèces d'arbres - parfois des dizaines à des centaines d'espèces d'arbres dans la même forêt - un niveau de biodiversité que les écologistes ont eu du mal à expliquer. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) , des chercheurs de l'Institut international d'analyse des systèmes appliqués (IIASA) et leurs collègues australiens fournissent maintenant un premier modèle qui élucide les mécanismes écologiques et évolutifs qui sous-tendent ces modèles naturels.

« Les forêts en particulier et la végétation en général sont au cœur de la compréhension de la biodiversité terrestre, service d'écosystème, et dynamique du carbone, " déclare Ulf Dieckmann, directeur du programme d'évolution et d'écologie de l'IIASA. Les plantes forestières poussent à différentes hauteurs et à différentes vitesses, avec les arbres les plus hauts absorbant les plus grandes quantités de lumière du soleil, et des arbres et arbustes plus courts se contentant des niveaux inférieurs de lumière solaire qui filtrent à travers la canopée. Ces espèces tolérantes à l'ombre à croissance lente se présentent dans un nombre étonnamment élevé de variétés - en fait, bien plus que ce que les modèles écologiques ont pu expliquer jusqu'à présent.

La théorie écologique traditionnelle soutient que chaque espèce sur cette planète occupe sa propre niche, ou environnement, où il peut s'épanouir de manière unique. Cependant, identifier des niches séparées pour chaque espèce a été difficile, et peut-être impossible, en particulier pour la pléthore observée d'arbres tropicaux tolérants à l'ombre. Cela soulève la question fondamentale :des niches séparées sont-elles vraiment toujours nécessaires pour la coexistence des espèces ?

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont combiné la physiologie des arbres, écologie, et l'évolution pour construire un nouveau modèle dans lequel les espèces d'arbres et leurs niches coévoluent dans une dépendance mutuelle. Alors que les modèles précédents n'avaient pas été en mesure de prédire la coexistence d'une grande biodiversité d'espèces tolérantes à l'ombre sur de longues périodes, le nouveau modèle montre comment les différences physiologiques et la compétition pour la lumière conduisent naturellement à un grand nombre d'espèces, tout comme dans la nature. À la fois, le nouveau modèle montre que les espèces d'arbres à croissance rapide et intolérantes à l'ombre évoluent pour occuper des niches étroites et bien séparées, alors que les espèces d'arbres à croissance lente et tolérantes à l'ombre ont évolué pour occuper une niche très large qui offre suffisamment de place pour qu'un continuum complet d'espèces différentes coexiste - encore une fois, tout comme observé dans la nature.

Apporter une compréhension plus complète des écosystèmes forestiers, le modèle résultant peut s'avérer utile pour les chercheurs travaillant sur le changement climatique et la gestion des forêts. Dieckmann dit, "Nous espérons que ce travail aboutira à une meilleure compréhension des impacts humains sur les forêts, y compris l'extraction du bois, lutte contre les incendies, fragmentation de l'habitat, et le changement climatique."