Notre numéro de décembre est maintenant disponible ! – Blog des méthodes

Ce problème contient les dernières méthodes en écologie et évolution. Lisez le dernier numéro de l’année pour découvrir les articles vedettes de ce mois-ci et l’article derrière notre couverture !

En vedette

Interprétation écologique accélérée à l’aide de grands modèles de langage quantitatifs sur mesure

Il existe un potentiel inexploité pour appliquer de grands modèles linguistiques (LLM) à des ensembles de données quantitatives écologiques et environnementales. Ici, les auteurs présentent une feuille de route pour la conception et la mise en œuvre de LLM multimodaux afin de répondre aux questions de recherche écologique. Pour créer des « assistants quantitatifs virtuels » robustes, capables d’accélérer l’interprétation des données, ils préconisent une planification stratégique, des pratiques de gestion des données, une ingénierie rapide et minutieuse et une évaluation du modèle comme étapes clés du processus de développement du LLM. Ils discutent d’exemples de cas d’utilisation potentiels qui appliquent le cadre LangChain pour analyser les données scientifiques citoyennes. À l’aide de leur feuille de route LLM, les auteurs soulignent l’importance de l’ingénierie itérative et stratégique et de la sélection des agents, en plus de l’évaluation itérative des résultats du modèle.

Décomposition complète de la variance phénotypique en traits dichotomiques : nouvelles méthodes et implications clés pour le comportement, la démographie et l’écologie évolutive

Les auteurs résument et synthétisent les principes fondamentaux de la modélisation de la variation phénotypique dichotomique. Ils formulent et résolvent ensuite des équations exactes de rétrotransformation, reliant l’échelle latente continue à l’échelle phénotypique dichotomique. Ils utilisent ces dérivations pour concevoir une nouvelle méthodologie permettant de définir et de quantifier systématiquement toutes les composantes de la variance phénotypique qui émergent de manière non linéaire de combinaisons linéaires d’effets latents d’échelle de responsabilité. Les auteurs proposent ainsi une procédure de calcul (et des codes R) facile à mettre en œuvre pour décomposer de manière complète et précise la variance phénotypique des caractères dichotomiques à l’aide des estimations GLMM. En révélant des propriétés biologiques clés qui étaient auparavant cachées et en éliminant les inexactitudes et les idées fausses qui seraient autrement susceptibles d’être monnaie courante, les auteurs ouvrent de larges opportunités pour disséquer de manière significative la variation phénotypique dichotomique dans la recherche écologique et évolutive.

L’empreinte sismique du balancement des arbres induit par le vent

Ici, les auteurs proposent une nouvelle approche alternative pour surveiller le stress des arbres en suivant leur balancement à travers sa signature de mouvement sismique au sol, appelée empreinte sismique de l’arbre. Ces signaux de balancement induits par le vent sont intrinsèquement liés aux propriétés mécaniques des feuilles, des branches et des troncs, qui changent sous l’effet du stress environnemental. Les sismomètres offrent des avantages clés : ils sont non invasifs, nécessitent peu d’entretien et sont facilement évolutifs pour la surveillance des arbres sur des parcelles forestières. Les résultats des auteurs montrent que les sismomètres peuvent surveiller passivement à la fois le forçage environnemental et la réponse biomécanique des arbres. En tant que telle, la détection sismique offre un outil puissant et évolutif pour la surveillance des forêts, avec le potentiel de capturer à la fois la stabilité structurelle et les changements liés aux stress liés aux extrêmes climatiques.

Débordement du domaine vital dans les habitats aux limites infranchissables : causes, biais et corrections à l’aide de l’estimation de la densité par noyau autocorrélée

Bien que plusieurs approches pour remédier au biais de débordement soient utilisées lors de l’estimation des domaines vitaux, ces approches introduisent un biais dans toute la zone restante du domaine vital, en fonction de la quantité de débordement supprimée, ou sont autrement inaccessibles à la plupart des écologistes. Ici, les auteurs introduisent des corrections locales aux noyaux du domaine vital pour atténuer les biais de débordement dans l’estimation (autocorrélée) de la densité du noyau dans le package de modèle de mouvement en temps continu (ctmm), et démontrent leurs performances à l’aide de simulations avec des étendues et des distributions connues du domaine vital, et une étude de cas réelle.

Quantifier la répartition des espèces dans l’espace fonctionnel

Les auteurs présentent un nouveau cadre pour quantifier l’arrangement fonctionnel des espèces dans l’espace fonctionnel, capturant des modèles à des échelles larges et fines. Ils détaillent la construction d’un espace fonctionnel et proposent des statistiques pour évaluer l’arrangement fonctionnel des espèces : la proportion cumulée de voisins par paire (PNcp) et la proportion cumulée de voisins les plus proches (NNcp). Les auteurs décrivent également des lignes directrices pour évaluer les écarts par rapport au caractère aléatoire à l’aide de modèles nuls, notamment le déplacement aléatoire et la sélection aléatoire à partir d’un pool d’espèces. Les méthodes présentées ici offrent une approche puissante pour découvrir et interpréter des modèles complexes de diversité fonctionnelle se produisant à plusieurs échelles.

Un cadre d’étalonnage pour améliorer les prévisions mécanistiques avec des modèles dynamiques hybrides

Ici, les auteurs présentent un cadre d’étalonnage complet conçu pour relever les défis uniques posés par la prévision écologique mécaniste. Leur approche combine une stratégie de segmentation dans laquelle les variables d’état sont estimées indépendamment, une programmation différentiable pour un calcul de gradient efficace, des transformations de paramètres pour garantir la faisabilité et la stabilité des simulations du modèle, et un mini-batching pour prendre en charge de grands ensembles de données. Grâce à des benchmarks complets utilisant la dynamique simulée du réseau trophique de complexité croissante, les auteurs démontrent que le cadre améliore considérablement la convergence des algorithmes de descente de gradient et des méthodes d’échantillonnage de Monte Carlo, s’adaptant à des scénarios réalistes avec des observations bruitées et partielles. Cela permet d’améliorer l’estimation des paramètres et les prévisions dans des contextes d’estimation de mode et de distribution a posteriori complète.

Image de couverture

La couverture de ce mois présente un jeune mandrill (Mandrille sphinx) étant soigné par sa mère. Déterminer l’âge des animaux sauvages est essentiel pour de nombreuses questions en biologie de la conservation ainsi que dans la recherche fondamentale en écologie et en évolution. Les méthodes traditionnelles sont souvent invasives et nécessitent généralement la capture et la manipulation d’individus. Dans ce numéro, Renoult et al. présenter un modèle d’intelligence artificielle capable d’estimer l’âge des mandrills à l’aide d’une simple photographie de leur visage. Ils montrent que le modèle fonctionne à un niveau comparable aux systèmes de prévision de l’âge de pointe développés pour les humains. Plus important encore, leurs analyses suggèrent que la plupart des erreurs de prédiction restantes reflètent une véritable variation biologique entre les individus plutôt que les limites méthodologiques du modèle lui-même. Cette étude met en évidence le potentiel des approches basées sur l’IA pour étudier les trajectoires de développement individuelles de manière totalement non invasive et pour découvrir les facteurs écologiques et biologiques sous-jacents à ces différences. Crédit image : Julien RENOULT

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