L'Antarctique est une région presque inhabitée, continent couvert de glace ravagé par le froid, venteux, et des conditions sèches. Le chercheur de Virginia Tech, Jeb Barrett, faisait partie d'une équipe collaborative internationale qui a analysé les modèles de biodiversité dans les vallées sèches de McMurdo en Antarctique.

"Étonnamment, nous avons trouvé que biotique, ou vivant, les interactions sont cruciales pour façonner les modèles de biodiversité, même dans les écosystèmes extrêmes des vallées sèches de l'Antarctique. Les sols de l'Antarctique sont des écosystèmes modèles, limité par le climat extrême et le manque de plantes vasculaires, et ils hébergent des réseaux trophiques simples avec peu d'espèces, " dit Barrett, professeur au Département des sciences biologiques du Collège des sciences.

Ces résultats ont été récemment publiés dans deux articles distincts dans Biologie des communications . Un article sur les interactions biotiques analyse l'ensemble de la communauté des organismes du sol; son article d'accompagnement se concentre sur la communauté des nématodes du sol en utilisant une approche de modélisation.

Caractéristiques des communautés antarctiques, tels que des réseaux trophiques simples et une faible richesse en espèces, permettre une meilleure compréhension de l'ensemble de la communauté, des bactéries aux invertébrés multicellulaires.

Cette recherche est le fruit d'une collaboration internationale de scientifiques d'une demi-douzaine de pays :États-Unis, Nouvelle-Zélande, Canada, Australie, Grande Bretagne, et l'Afrique du Sud. Organisé par l'Université de Waikato et le New Zealand Antarctic Program, il est le premier du genre à étudier une communauté de sols dans son intégralité à l'échelle régionale.

Barrett mène des recherches en Antarctique depuis 20 ans; il a déployé pour cette collaboration de recherche en 2009 et 2010. La recherche dans le laboratoire Barrett aborde les influences des sols, variabilité climatique, hydrologie, et la biodiversité sur le cycle biogéochimique de l'échelle des micro-organismes aux paysages régionaux.

« Mes recherches en Antarctique se sont concentrées sur l'analyse des facteurs physiques et géochimiques qui prédisent les modèles de biodiversité. Je me suis d'abord concentré sur les communautés de nématodes, et mon travail s'est maintenant étendu aux communautés bactériennes, également, " dit Barrett, un membre affilié du corps professoral du Global Change Center, logé au sein du Fralin Life Science Institute.

Les Biologie des communications l'article sur les interactions biotiques considère l'ensemble de la communauté des organismes du sol :cyanobactéries, bactéries hétérotrophes, nématodes, et d'autres invertébrés microscopiques. Les scientifiques ont étudié les facteurs qui déterminent la distribution et l'abondance de ces organismes, ainsi que la température, topographie, distance de la côte, et les propriétés du sol, tels que les niveaux d'eau et de pH, dans leur analyse.

"Ce qui rend cet article vraiment unique, c'est que nous avons considéré l'ensemble de la communauté des organismes du sol et toutes les interactions biotiques et abiotiques possibles qui façonnent potentiellement la composition et la diversité des espèces, ", a déclaré Barrett. "Nous avons utilisé la technique statistique de la modélisation par équation structurelle pour déterminer quels sont les moteurs de ces communautés."

La biogéochimie et le climat ont des effets forts sur la biodiversité, mais ces nouvelles données ont démontré qu'il y a deux autres facteurs importants. Ils ont découvert que la biogéographie et les interactions entre les espèces sont des moteurs plus puissants de la biodiversité que prévu à l'origine. Les processus biogéographiques se produisent lorsqu'un organisme se déplace dans l'espace, interagir avec sa communauté au fur et à mesure de ses déplacements. Interactions des espèces, comme les relations prédateur-proie et la compétition, influencent également la biodiversité.

Dans le document d'accompagnement, les chercheurs ont utilisé une approche de modélisation pour étudier la cooccurrence et la distribution de trois espèces de nématodes dominantes trouvées dans le sol. Nématodes, également connu sous le nom de vers ronds, sont un groupe d'organismes simples qui se sont adaptés avec succès à presque tous les écosystèmes de la Terre. Les chercheurs ont démontré que la compétition est un moteur plus important des modèles de diversité dans la communauté des nématodes qu'on ne le pensait auparavant.

"Nous avons modélisé trois espèces de nématodes—Plectus, Scottnema, et Eurdoylaimus, qui sont potentiellement en interaction. Nos résultats montrent que ce ne sont pas seulement les facteurs environnementaux qui influencent la répartition des espèces dans le paysage polaire, mais que la compétition et les interactions jouent également un rôle important dans les modèles de diversité, " dit Barrett.

Le futur défi pour les chercheurs est de comprendre comment les effets du changement climatique sur ces interactions vont modifier la coexistence des espèces en Antarctique. Ils s'attendent à ce qu'avec l'augmentation des températures, le dégel de la glace créera des environnements qui sélectionneront des espèces de nématodes plus adaptées aux environnements plus chauds et plus humides. Les premières indications de cela ont déjà été observées dans les études de surveillance à long terme de l'équipe des communautés du sol, comme rapporté dans la revue Ecology l'année dernière.

Les recherches en cours de Barrett sont financées par le programme de recherche écologique à long terme (LTER) de la National Science Foundation. Son objectif de recherche avec le LTER est d'utiliser une combinaison d'expériences de manipulation et d'observations à long terme pour comprendre comment la variabilité climatique influence les organismes et les écosystèmes de l'Antarctique.