Une caractéristique fondamentale des communautés écologiques est que les petits animaux y sont plus nombreux que les grands. Ces « pyramides écologiques » se retrouvent à la fois dans les écosystèmes terrestres et aquatiques. La place occupée par les organismes au sein des pyramides influence leurs fonctions écologiques et leur vulnérabilité aux perturbations humaines ou environnementales. Par exemple, les scientifiques ont étudié en détail les conséquences de la pêche sur l’abondance des espèces de différentes tailles dans les écosystèmes marins. Une compréhension générale n’existe pas encore pour les autres écosystèmes.

« Face aux changements globaux actuels, il est essentiel de comprendre comment les communautés écologiques réagissent aux perturbations de leur environnement », déclare Claire Jacquet, postdoctorante au sein du groupe « Dynamiques spatiales » de l’Eawag, dirigé par Florian Altermatt, professeur d’écologie aquatique à l’Université de Zurich.

À présent, l’équipe de l’Eawag et de l’Université de Zurich a montré que les animaux de grande taille souffrent beaucoup plus des perturbations environnementales que ceux de petite taille. Plus les perturbations sont fréquentes et plus cet effet est important, sans oublier que la probabilité que les grandes espèces disparaissent augmente, ce qui entraînerait une modification de la répartition de la taille des espèces au sein des communautés d’espèces.

Les expérimentations confirment la théorie

Les chercheurs ont utilisé deux approches complémentaires pour étudier la dynamique des pyramides écologiques. Ils ont d’abord développé un modèle mathématique. Ce modèle estime la biomasse des communautés quand elles sont soumises à des perturbations de fréquence et d’intensité différentes.

L’équipe a ensuite vérifié les résultats du modèle mathématique en laboratoire. Pour ce faire, les chercheurs ont étudié des communautés aquatiques composées de 13 espèces de protistes (organismes unicellulaires) et de bactéries d’eau douce, dont la taille variait de plusieurs ordres de grandeur. Ils ont soumis ces microcosmes à des perturbations de fréquence et d’intensité différentes, ce qui a accru la mortalité des communautés d’espèces de manière ponctuelle. Cette méthode permet de reproduire des perturbations naturelles.

Les chercheurs ont ensuite contrôlé la biomasse totale des mini écosystèmes ainsi que la biomasse de chaque espèce. Ces expérimentations contrôlées leur ont permis de formuler des conclusions généralisables.