Comment les populations d'organismes vivants sont-elles maintenues dans des environnements changeants ? Cette question écologique est d'autant plus impérative que de nombreuses espèces sont de plus en plus menacées par le changement climatique et les influences humaines. Une nouvelle étude de l'Université du Minnesota, publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , aide à répondre à cette question pour les organismes riverains.

La vie dans les ruisseaux et les rivières est fortement influencée par l'écoulement en aval de l'eau à travers des réseaux de canaux connectés, avec de petits ruisseaux se rejoignant pour former de plus grands ruisseaux et rivières. Des chercheurs de l'Université du Minnesota et d'Hokkaido, Japon, dirigé par Akira Terui, Doctorat., a exploré comment les systèmes fluviaux complexes sous-tendent les populations à l'échelle des bassins versants à l'aide de modèles mathématiques et d'analyses de 18 années de données sur les populations de poissons au Japon. Ils ont découvert que des réseaux fluviaux plus complexes, avec des niveaux de ramification plus élevés, stabiliser les populations des bassins versants en fournissant un modèle physique qui soutient divers habitats et atténue l'impact des fluctuations environnementales à grande échelle.

« Nous avons découvert que les populations des bassins versants étaient plus stables lorsqu'elles étaient situées dans des réseaux fluviaux plus complexes, ", a déclaré Terui. "La complexité du réseau des rivières peut agir comme un système de défense naturel contre l'incertitude environnementale."

Parmi les principales conclusions de l'étude :

• les modèles mathématiques prédisent que la ramification accrue stabilise la dynamique des populations à l'échelle du bassin versant lorsque des cours d'eau individuels (c. « branches ») dans un réseau offrent des conditions environnementales uniques ;
• à l'appui de la prédiction du modèle, la complexité de la ramification fournit des effets stabilisants sur les populations de quatre espèces de poissons écologiquement distinctes, qui comprennent des espèces à valeur économique telles que le saumon masu ;
• la perte de complexité du réseau due aux activités humaines peut miner la résilience des populations des bassins versants.

"Les activités humaines réduisent souvent la complexité des réseaux de flux, " dit Jacques Finlay, Doctorat., professeur au Collège des sciences biologiques et co-auteur de l'étude. "Ce travail démontre l'importance cruciale du maintien de diverses conditions environnementales dans les bassins hydrographiques pour les populations d'organismes fluviaux."

Selon Terui, l'intégration de la perspective de la complexité du réseau dans la prise de décision en matière de conservation aidera à obtenir un plus grand succès des actions de restauration et de préservation de l'environnement dans les systèmes fluviaux.

"Les résultats de l'étude devraient être largement applicables aux populations de nombreux organismes riverains, " a déclaré Terui. " Reconnaître et gérer la complexité des réseaux fluviaux est un outil prometteur pour conserver la biodiversité fluviale ainsi que les ressources naturelles dans le cadre des changements mondiaux du climat et de l'utilisation des terres. "