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La théorie des systèmes dynamiques, qu'explore par exemple le dernier médaillé Fields français Artur Avila, permet de modéliser les écosystèmes. Les équations de Lotka-Volterra, par exemple, que l'on désigne aussi sous le terme de modèle proie-prédateur, peuvent décrire la dynamique de systèmes biologiques dans lesquels un prédateur et sa proie interagissent. Elles forment un couple d'équationséquations différentielles non linéaires du premier ordre proposées indépendamment par les mathématiciensmathématiciens Alfred James Lotka en 1925 et Vito Volterra en 1926. L'une des questions que l'on veut pouvoir résoudre ainsi concerne la stabilité des écosystèmes quand ils sont soumis à des perturbations, par exemple la disparition de certaines proies ou prédateurs, quelles qu'en soient les raisons (changements climatiqueschangements climatiques, épidémiesépidémies, intervention de l'Homme, etc.).
Remarquablement, la modélisationmodélisation mathématique des écosystèmes ne s'applique pas qu'à ceux d'aujourd'hui. Elle peut aussi être utilisée pour comprendre des événements anciens. Une nouvelle illustration de cette possibilité vient d'être donnée par un groupe de chercheurs états-uniens qui viennent de publier un article dans les Pnas concernant l'histoire des grands mammifères dans la vallée du Nil au cours des 6.000 dernières années.
Les papyrus et les peintures murales, mais aussi les gravures sur des objets en ivoire par exemple, sont des témoignages précieux et riches sur la vie dans l'ancienne Égypte. Ils nous renseignent aussi sur les animaux qui côtoyaient les Égyptiens. © Art Parade, YouTube
La dynamique des populations inscrite dans les peintures égyptiennes
Il se trouve que les peintures murales et autres objets d'art dans l'ancienne Égypte portent de nombreuses représentations animales. Le zoologistezoologiste Dale Osborne s'y est beaucoup intéressé et il a amassé une base de donnéesbase de données très complète provenant de l'archéologie qu'il a combinée avec des informations provenant de la paléontologie. Il a pu de cette manière étudier ces représentations animales pour voir comment elles ont changé dans le temps. Cela lui a permis de publier en 1998 un livre dans lequel il a brossé un tableau détaillé de l'historique des communautés animales dans la vallée du Nil dans l'Égypte antique.
Les chercheurs se sont emparés de ces données pour construire et nourrir un modèle décrivant la dynamique des populations des mammifères de ces communautés, des débuts de la civilisation égyptienne jusqu'à aujourd'hui. Pendant cette période, ils ont ainsi pu mettre en évidence et rendre compte de 5 crises qui ont fait disparaître de la vallée du Nil les lionslions, les chiens sauvages, les éléphants, les oryx et les girafes.
Les écosystèmes se fragilisent en étant moins diversifiés
L'écosystème diversifié qui contenait initialement 37 espècesespèces de grands mammifères n'en contient plus que 8 de nos jours. Trois des crises identifiées coïncident avec des changements environnementaux majeurs qui ont accompagné la dérive du Sahara et de l'Égypte vers des conditions de plus en plus arides. Elles se sont produites conjointement avec les effondrementseffondrements de l'Ancien et du Nouvel Empire, respectivement il y a 4.000 et 3.000 ans environ. Une autre crise s'est produite au moment où l'Égypte a commencé son industrialisation avec une croissance de sa population.
La conclusion la plus importante de cette étude est probablement que l'appauvrissement de l'écosystème a réduit sa stabilité. Après la perte d'animaux pouvant jouer des rôles écologiques similaires, la disparition d'une seule espèce avait alors des conséquences disproportionnées, entraînant par exemple la disparition d'une autre. Il y a là une leçon à tirer au moment où l'Homme lui-même est en train de menacer la diversité de la biosphèrebiosphère à l'échelle de la planète.
