BGU (Israël) : le projet RESILIENCE reçoit 10 M€ (ERC) pour étudier comment éviter l'effondrement des écosystèmes

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Le projet RESILIENCE de Max Rietkerk (Utrecht University), Arjen Doelman (Leiden University), Ehud Meron (Ben-Gurion University of the Negev) et Isla Myers-Smith (University of Edinburgh) a reçu une bourse européenne ERC Synergy de 10 millions d’euros. Les chercheurs étudieront si et comment les points de basculement dans les écosystèmes peuvent être déviés ou évités par des réorientations spatiales et la formation de modèles spatiaux. Les points de basculement se produisent lorsque les dommages causés aux écosystèmes franchissent un seuil, entraînant des changements dramatiques et irréversibles.

Les chercheurs relèveront ce défi en combinant des disciplines comme l’écologie, la physique, les mathématiques, l’informatique et la science des données. L’équipe pluridisciplinaire, composée de chercheurs d’Utrecht, de Leiden, de Beer Sheva et d’Édimbourg, étudiera les voies de la résilience et les moyens d’intervention humaine pour échapper à ces « points de non-retour ».

Ces dommages sont souvent la conséquence d’impacts humains sur la planète tels que le changement climatique. Ces points de basculement sont connus pour être une grande préoccupation dans la lutte contre le changement climatique. À grande échelle, les points de basculement peuvent transformer les savanes en déserts et la toundra peut se transformer en forêts, entraînant encore plus de changements climatiques. Des recherches antérieures publiées dans Science l’année dernière ont montré que la tendance largement ignorée des écosystèmes stressés à former des modèles spatiaux, tels que des modèles de végétation, peut augmenter considérablement la capacité des écosystèmes à résister au basculement et à se remettre des dommages.

Ehud Meron, de l’université Ben Gourion du Néguev : « La grande complexité des écosystèmes spatialement étendus, reflétée en partie par la hiérarchie de leurs niveaux organisationnels, a entravé les tentatives de démêler la réponse des écosystèmes au changement climatique. La synergie des différentes expertises de notre équipe nous permettra de tirer parti de cette complexité et d’identifier de nouvelles directions pour éviter les pourboires ».

Max Rietkerk : « Nous allons ramener le concept de basculement à la table à dessin et étudier les conditions pour lesquelles ce concept tombe en panne et doit être remplacé par la théorie de la formation de modèles spatiaux ».

La théorie proposée par l’équipe RESILIENCE suggère que les points de basculement peuvent être évités et contournés par la structuration spatiale et sa rétroaction avec d’autres processus écologiques et que les écosystèmes sont beaucoup plus résilients qu’on ne le pensait.

Isla Meyer-Smith : « Les écosystèmes de la toundra regorgent de modèles spatiaux. Des rayures, des cercles et des hexagones peuvent être trouvés dans tous les différents types de paysages de la toundra. Que ces modèles confèrent ou non une résilience au changement climatique est une question ouverte que nous visons à tester dans le projet RÉSILIENCE ».

Arjen Doelman : « Avec ce projet, nous visons à découvrir et à construire des mécanismes fondamentaux qui pourraient donner à des écosystèmes complexes la flexibilité nécessaire pour réagir au changement climatique sans s’effondrer de manière catastrophique».

Les recherches débuteront au printemps 2023 et dureront six ans.

Esther Amar pour Israël Science Info avec BGU

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Max Rietkerk (Utrecht University), Arjen Doelman (Leiden University), Ehud Meron (Ben-Gurion University of the Negev) and Isla Myers-Smith (University of Edinburgh) received an ERC Synergy grant of 10 million euros with their project RESILIENCE. The researchers will investigate whether and how tipping points in ecosystems can be prevented or evaded by spatial processes and the formation of spatial patterns.

Tipping points occur when the damage to ecosystems crosses a threshold so that dramatic and irreversible change occurs. This damage is often a consequence of human impacts on the planet such as climate change. These tipping points are known to be a great concern in the fight against climate change. On a large scale, tipping points can cause savannahs to flip over to deserts and tundra can change to forests, resulting in even more climate change.

Earlier research published in Science last year showed that the largely overlooked tendency of stressed ecosystems to form spatial patterns, such as vegetation patterns, can significantly increase the capability of ecosystems to resist tipping and recover from damage. Rietkerk: “We will take the concept of tipping back to the drawing table and investigate the conditions for which this concept breaks down and needs to be replaced by the theory of spatial pattern formation.”

The theory proposed by the RESILIENCE team now suggests that tipping points may be prevented and circumvented by spatial patterning and its feedback with other ecological processes and that ecosystems are much more resilient than previously thought. Meyer-Smith: « Tundra ecosystems are full of spatial patterns. Stripes, circles and hexagons can be found across all different types of tundra landscapes. Whether these patterns confer resilience to climate change or not is an open question and one we aim to test in the RESILIENCE project. »

The multidisciplinary team, with researchers from Utrecht, Leiden, Be’er Sheva, and Edinburgh, will study pathways of resilience and ways of human intervention to evade these ‘points of no return’. Doelman: “With this project, we aim for discovering and constructing fundamental mechanisms that may give complex ecosystems the flexibility to respond to climate change without collapsing in a catastrophic way.”

The researchers will address this challenge by combining disciplines like ecology, physics, mathematics, computing and data science. Meron: “The high complexity of spatially extended ecosystems, reflected in part by their hierarchy of organizational levels, has hampered attempts to disentangle ecosystem response to climate change. The synergy of different expertise in our team will allow us to take advantage of that complexity and identify novel directions to evade tipping.”

The research will start in the spring of 2023 and will last for six years.[:]