Université de Montréal
Candidat Ph.D.
superviseur(e): Timothée Poisot
Dominique Gravel
Début: 2019-09-16
Fin: 2024-08-19
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Projet

Trophique-METE : Une théorie parcimonieuse de la structure des réseaux trophiques
La protection des milieux naturels nécessite une compréhension approfondie des interactions entre espèces. En effet, le fonctionnement des écosystèmes et leur résilience aux changements environnementaux dépendent des multiples relations que réalisent les espèces entre elles, qu’elles soient mutuellement bénéfiques (p. ex. pollinisation) ou non (p. ex. prédation et parasitisme). Pour étudier ces relations diverses, les écologistes les représentent sous forme de réseaux complexes d’interactions, où deux espèces (nœuds) sont liées si elles interagissent. Ce sont les propriétés émergentes de ces réseaux qui déterminent la capacité des écosystèmes à fournir et maintenir certains types de services écologiques. Par exemple, la modularité d’un réseau, qui représente son degré de partitionnement en communautés distinctes d’interactions, détermine l’étendue des effets occasionnés par la perte d’une espèce sur les autres populations du réseau. Malgré l’importance environnementale des interactions entre espèces, celles-ci sont encore largement méconnues. La difficulté d’observer ces interactions en milieux naturels et les efforts considérables requis pour échantillonner les réseaux dans le temps et l’espace expliquent le manque de données disponibles pour étudier et comprendre les réseaux écologiques. Pour pallier ce manque de données, plusieurs modèles prédictifs ont été développés, que ce soit pour prédire l’ensemble des interactions au sein d’un réseau ou ses propriétés émergentes. Cependant, peu de modèles tirent partie du fait que la structure des réseaux (c-à-d l’organisation des liens dans un réseau) est écologiquement et statistiquement contrainte. En d’autres mots, la structure d’un réseau est limitée par un ensemble restreint de variables d’état, qui comprend notamment le nombre d’espèces et le nombre total d’interactions réalisées. Identifier ces contraintes et les incorporer dans des modèles statistiques permettraient d’effectuer de meilleures prédictions des réseaux et de mieux comprendre les processus écologiques qui produisent leurs propriétés émergentes. L’objectif de mon projet de recherche est de jeter les bases d’une théorie des réseaux écologiques qui repose sur ces contraintes biologiques et de la tester avec des données empiriques. Plus spécifiquement, je développe un ensemble de modèles prédictifs parcimonieux reproduisant la structure des réseaux écologiques à partir d’un nombre limité de variables d’état. Ces modèles sont tous basés sur le principe d’entropie maximale, qui a été précisément conçu pour étudier différents types de systèmes contraints. Cette théorie pourra être utilisée pour (1) générer des prédictions rigoureuses sur la structure des réseaux en utilisant une quantité limitée d’information écologique et (2) mieux comprendre les processus écologiques qui déterminent leur structure à partir des variables d’état identifiées et des erreurs de prédiction. Ma recherche se concentre principalement sur les réseaux de proies et de prédateurs (c-à-d les réseaux trophiques) étant donné leur importance écologique et l’attention élevée qu’ils ont historiquement reçue en écologie.

Mots-clés

food webs, Ecological Networks, entropy, ecological modelling , biostatistics

Publications

1- Revisiting the Links-Species Scaling Relationship in Food Webs
MacDonald, Arthur Andrew Meahan, Francis Banville, Timothée Poisot
2020 Patterns

2- Mangal.jl and EcologicalNetworks.jl: Two complementary packages for analyzing ecological networks in Julia
Banville, Francis, Steve Vissault, Timothée Poisot
2021 Journal of Open Source Software

3- Computers Can Help us Find Raccoons and Other Living Creatures
Higino, Gracielle Teixeira, Norma Forero, Francis Banville, Gabriel Dansereau, Timothée Poisot
2021 Frontiers for Young Minds

4- A roadmap towards predicting species interaction networks (across space and time)
Strydom, Tanya, Michael D. Catchen, Francis Banville, Dominique Caron, Gabriel Dansereau, Philippe Desjardins-Proulx, Norma R. Forero-Muñoz, Gracielle Higino, Benjamin Mercier, Andrew Gonzalez, Dominique Gravel, Laura Pollock, Timothée Poisot
2021 Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences

5- Ten simple rules for teaching yourself R
Jake Lawlor, Francis Banville, Norma-Rocio Forero-Muñoz, Katherine Hébert, Juan Andrés Martínez-Lanfranco, Pierre Rogy, A. Andrew M. MacDonald
2022 PLOS Computational Biology

6- Mismatch between IUCN range maps and species interactions data illustrated using the Serengeti food web
Higino, Gracielle T., Francis Banville, Gabriel Dansereau, Norma Rocio Forero Muñoz, Fredric Windsor, Timothée Poisot
2023 PeerJ

7- What constrains food webs? A maximum entropy framework for predicting their structure with minimal biases
Francis Banville, Dominique Gravel, Timothée Poisot
2023 PLOS Computational Biology