Les cercles de fées, un motif presque hexagonal de trouées circulaires au sol nu dans les prairies, initialement observés en Namibie et plus tard dans d’autres parties du monde, fascinent et dérogent les scientifiques depuis des années. Les théories sur leur apparition vont de l’auto-organisation spatiale induite par une rétroaction eau-végétation dépendante de l’échelle aux modèles préexistants de nids de termites.
Le professeur Ehud Meron de l’Université Ben Gourion du Néguev a étudié les cercles de fées namibiens comme étude de cas pour comprendre comment les écosystèmes réagissent au stress hydrique. Il estime que toutes les théories jusqu’à présent ont négligé le couplage entre deux mécanismes robustes essentiels à la compréhension de la réponse des écosystèmes : la plasticité phénotypique au niveau d’une seule plante et l’auto-organisation spatiale des modèles de végétation au niveau d’une population végétale. La plasticité phénotypique est la capacité de la plante à modifier ses propres caractéristiques en réponse aux stress environnementaux.
Le professeur Meron, avec ses boursiers postdoctoraux, Jamie Bennett, Bidesh Bera et Michel Ferré, et ses collègues, les professeurs. Hezi Yizhaq et Stephan Getzin proposent un nouveau modèle qui capture à la fois la configuration spatiale par une rétroaction eau-végétation dépendant de l’échelle et les changements phénotypiques impliquant la croissance des racines profondes pour atteindre une couche de sol plus humide. En comparant les prédictions des modèles avec les observations empiriques, ils montrent que le couplage entre ces deux mécanismes est la clé pour résoudre deux énigmes majeures que la théorie classique de la formation des modèles de végétation ne parvient pas à expliquer : l’apparition de modèles de cercles de fées à plusieurs échelles, où les La matrice entre les cercles de fées est constituée de taches de végétation à petite échelle et de l’absence de motifs de rayures et de taches, en plus des motifs d’écarts, le long du gradient des précipitations, comme le prédit la théorie classique.
En outre, ils constatent que la combinaison de changements phénotypiques au niveau des plantes et de configurations spatiales au niveau de la population peut entraîner de nombreuses voies supplémentaires de réponse des écosystèmes au stress hydrique, aboutissant à différents modèles multi-échelles, tous significativement plus résilients au stress hydrique. que ceux impliquant un seul phénotype.
Leurs conclusions ont été publiées la semaine dernière dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).
« L’identification de ces voies alternatives est essentielle pour déplacer les écosystèmes fragiles sur la voie de l’effondrement vers des voies de résilience », explique le professeur Meron, qui a récemment remporté une subvention ERC Synergy pour étudier les voies de résilience dans les zones arides et d’autres biomes. « Cette étude souligne l’importance de prendre en compte davantage d’éléments de la complexité des écosystèmes pour éviter de basculer vers des états d’écosystèmes dysfonctionnels à mesure que des climats plus chauds et plus secs se développent », conclut le professeur Meron.
La Fondation israélienne pour la science a soutenu cette recherche au titre des subventions no. 1053/17 et 2167/21.