Écologie, évolution et comportement animal

Quête de nourriture des colonies de fourmis

Des fourmis individuelles qui déposent et suivent des pistes de phéromones, sans chef et sans carte.

Question à laquelle elle répond: Comment une colonie trouve-t-elle le plus court chemin vers la nourriture alors qu’aucune fourmi ne connaît la route ?

Laisse de côté : Les vraies fourmis utilisent aussi la vue, le son et le goût, que la plupart des modèles de pistes ignorent.

Tourne sur : environ 10¹¹ FLOPS approximatif un poste de travail qui simule des milliers de fourmis en quête de nourritureDepuis : 1990 Le modèle de formation des pistes de la fourmi d’Argentine de Deneubourg et ses collègues

Lancer le modèle interactif

Colonies d’abeilles

Butineuses, nourrices et éclaireuses qui se partagent le travail, et essaims qui choisissent un nouveau foyer par une sorte de vote.

Question à laquelle elle répond: Comment un essaim choisit-il le meilleur site de nid sans chef ?

Laisse de côté : Suppose que les abeilles suivent des règles simples et fixes, alors que les vraies abeilles varient et peuvent se tromper.

Tourne sur : environ 10¹¹ FLOPS approximatif un poste de travail qui simule le choix d’un site de nid par un essaimDepuis : 2003 Le modèle de Passino et Seeley sur le choix du site de nid chez les abeilles

Nuées et bancs

Chaque oiseau ou poisson se dirige selon trois règles locales : séparation, alignement sur les voisins et cohésion.

Question à laquelle elle répond: Comment des milliers d’animaux tournent-ils ensemble comme un seul ?

Laisse de côté : Les vrais vols groupés réagissent aux prédateurs et au terrain, que les trois règles simples laissent de côté.

Tourne sur : environ 10¹³ FLOPS approximatif un GPU de jeu qui simule des milliers d’agents dirigésDepuis : 1987 Le modèle de nuée « boids » de Craig Reynolds

Lancer le modèle interactif

Construction de termitières

Des termites qui déposent et déplacent des boulettes de terre, et l’air qui circule dans la structure qu’ils construisent.

Question à laquelle elle répond: Comment des insectes au cerveau minuscule construisent-ils des tours ventilées ?

Laisse de côté : Le vrai comportement des termites dépend d’indices chimiques et structurels qui ne sont saisis qu’en partie.

Tourne sur : environ 10¹² FLOPS approximatif un cluster universitaire qui simule des termites qui déposent des boulettes et le flux d’airDepuis : 1999 Les modèles stigmergiques de construction chez les termites de Bonabeau et Theraulaz

Agrégation de moisissures visqueuses

Des amibes libres qui libèrent et suivent un signal chimique pour affluer en un seul corps semblable à une limace quand la nourriture vient à manquer.

Question à laquelle elle répond: Comment des cellules indépendantes, sans système nerveux, s’accordent-elles pour devenir un seul corps ?

Laisse de côté : Les conditions de laboratoire sont bien plus propres que le sol où vit réellement l’organisme.

Tourne sur : environ 10¹² FLOPS approximatif un poste de travail qui exécute un modèle d’agrégation par chimiotaxieDepuis : 1970 Le modèle d’agrégation chimiotactique des moisissures visqueuses de Keller et Segel

Essaimage bactérien et détection de quorum

Des millions de bactéries qui perçoivent les signaux chimiques les unes des autres pour basculer ensemble dans un comportement coordonné, comme se répandre en essaim sur une surface ou s’illuminer.

Question à laquelle elle répond: Comment une population bactérienne sait-elle qu’elle est assez nombreuse pour agir collectivement ?

Laisse de côté : Des souches de laboratoire cultivées en boîte se comportent de façon plus uniforme qu’une vraie communauté microbienne mixte.

Tourne sur : environ 10¹² FLOPS approximatif un poste de travail qui exécute un modèle de colonie à base d’agentsDepuis : 1994 premières simulations de circuits de détection de quorum qui coordonnent le comportement bactérien

Bandes marchantes de criquets

Des insectes individuels s’alignent sur leurs voisins à forte densité, et des bandes se mettent à marcher ensemble dans une direction commune.

Question à laquelle elle répond: À partir de quelle densité les criquets passent-ils de l’errance aléatoire à la marche en bande ?

Laisse de côté : La structure de l’habitat et la nourriture ne sont pas incluses, et les vrais essaims impliquent du vol.

Tourne sur : environ 10⁷ FLOPS approximatif simulation de particules autopropulsées sur une station de travail.Depuis : 2006 Buhl et ses collègues, du désordre à l’ordre chez les criquets en marche. source

Déplacement et quête de nourriture

Des animaux qui cherchent de la nourriture dans un paysage, modélisés par des marches aléatoires et des règles de décision.

Question à laquelle elle répond: Cet animal cherche-t-il efficacement, et que sait-il de l’endroit où se trouve la nourriture ?

Laisse de côté : Ajuster une statistique de marche n’établit pas ce que l’animal perçoit réellement.

Tourne sur : environ 10¹¹ FLOPS approximatif un poste de travail qui ajuste un modèle de recherche de nourriture en marche aléatoireDepuis : 1996 Le modèle de vol de Lévy de Viswanathan et ses collègues pour la recherche de nourriture de l’albatros

Migration et navigation

Des oiseaux, des tortues ou des baleines qui parcourent des milliers de kilomètres en s’aidant du soleil, des étoiles, de l’odeur ou du champ magnétique.

Question à laquelle elle répond: Quels indices pourraient mener un oiseau de première année vers le bon continent ?

Laisse de côté : Les indices sur lesquels s’appuient les vrais animaux, et la façon dont ils les combinent, font encore débat.

Tourne sur : environ 10¹¹ FLOPS approximatif un poste de travail qui simule l’orientation d’oiseaux à partir d’indicesDepuis : 1996 premières simulations de l’usage des indices magnétiques et célestes dans l’orientation des oiseaux

Locomotion animale

Des poissons qui nagent, des insectes qui volent et des animaux qui courent, avec le fluide ou le sol qui repousse.

Question à laquelle elle répond: Comment un bourdon vole-t-il, et pourquoi les poissons nagent-ils en formation ?

Laisse de côté : Des formes d’aile et de corps simplifiées manquent des détails que fournissent les surfaces d’un vrai animal.

Tourne sur : environ 10¹⁴ FLOPS approximatif un cluster universitaire qui exécute une simulation de vol ou de nage corps-fluideDepuis : 1994 premiers modèles de dynamique des fluides du vol des insectes

Évolution du comportement

Des stratégies comme combattre, partager ou tricher, jouées les unes contre les autres sur de nombreuses générations.

Question à laquelle elle répond: Pourquoi un animal aiderait-il jamais un voisin sans lien de parenté ?

Laisse de côté : Les stratégies viennent d’un menu choisi par le modélisateur, pas de l’espace complet des comportements.

Tourne sur : environ 10¹¹ FLOPS approximatif un poste de travail qui exécute un tournoi de jeux évolutionnairesDepuis : 1981 L’évolution simulée des stratégies de coopération par Axelrod et Hamilton

Modèles du chant des oiseaux et de l’apprentissage vocal

Le circuit cérébral d’un jeune oiseau qui copie le chant d’un tuteur, modélisé comme une boucle sensorimotrice qui compare ses propres gazouillis à un modèle mémorisé.

Question à laquelle elle répond: Comment un jeune oiseau transforme-t-il son babillage en copie fidèle du chant d’un adulte ?

Laisse de côté : Les modèles bâtis pour expliquer les oiseaux chanteurs ne se généralisent pas à l’évidence à la vocalisation d’autres animaux.

Tourne sur : environ 10¹² FLOPS approximatif un poste de travail qui entraîne un modèle d’apprentissage sensorimoteurDepuis : 2002 premiers modèles computationnels de l’apprentissage du chant chez le diamant mandarin

Modélisation du budget énergétique dynamique

Tout le budget énergétique d’un animal suivi sur sa vie : ce qu’il mange et comment il se répartit entre rester en vie, grandir et se reproduire.

Question à laquelle elle répond: Comment cet animal grandira-t-il et se reproduira-t-il selon un apport alimentaire et une température donnés ?

Laisse de côté : Un petit ensemble de paramètres universels ne peut pas saisir les particularités de chaque espèce.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif un poste de travail qui résout un petit ensemble d’équations de flux d’énergieDepuis : 1986 La théorie du budget énergétique dynamique de Kooijman pour les organismes individuels

Dynamique proie-prédateur

Des effectifs de prédateurs et de proies qui montent et descendent en cycles liés : les équations de Lotka–Volterra et leurs descendantes.

Question à laquelle elle répond: Pourquoi les populations de lynx et de lièvres oscillent-elles de façon cyclique ?

Laisse de côté : Les vraies populations ont une structure d’âge, un espace et plusieurs proies que le modèle ignore.

Tourne sur : environ 10⁹ FLOPS approximatif un ordinateur portable qui résout les équations de Lotka-VolterraDepuis : 1925 Les équations proie-prédateur de Lotka et Volterra

Lancer le modèle interactif

Réseaux trophiques

Qui mange qui dans tout un écosystème, et comment l’énergie y circule.

Question à laquelle elle répond: Que devient le reste du système si une espèce disparaît ?

Laisse de côté : Les vrais liens alimentaires sont plus difficiles à mesurer que les réseaux des modèles ne le supposent.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif un poste de travail qui analyse la stabilité d’un réseau trophique modèleDepuis : 1972 L’analyse de stabilité des réseaux trophiques modèles de Robert May

Dynamique des forêts

Des arbres individuels qui germent, se disputent la lumière et meurent au fil des siècles.

Question à laquelle elle répond: À quoi ressemblera cette forêt dans deux cents ans ?

Laisse de côté : La façon dont une espèce d’arbre réagira à un climat qui change reste difficile à calibrer.

Tourne sur : environ 10¹³ FLOPS approximatif un cluster universitaire qui suit des arbres individuels pendant des sièclesDepuis : 1970 Le modèle de trouées JABOWA de succession forestière de Botkin, Janak et Wallis

Gestion des pêcheries et de la faune

Des stocks de poissons ou d’animaux soumis à des prélèvements, avec naissance, croissance et incertitude.

Question à laquelle elle répond: Combien peut-on en prélever chaque année sans que la population s’effondre ?

Laisse de côté : Les évaluations des stocks dépendent de données de pêche qui peuvent être incomplètes ou mal déclarées.

Tourne sur : environ 10¹¹ FLOPS approximatif un poste de travail qui exécute un modèle d’évaluation des stocksDepuis : 1957 Le modèle dynamique des populations de poissons exploitées de Beverton et Holt

Aires de répartition des espèces

Où les espèces peuvent vivre, et comment leurs aires se déplacent quand le climat change.

Question à laquelle elle répond: Où cette espèce pourra-t-elle survivre dans cinquante ans ?

Laisse de côté : Suppose que le climat est la principale limite de l’aire de répartition, ce qui sous-estime la compétition et la dispersion.

Tourne sur : environ 10¹¹ FLOPS approximatif un poste de travail qui ajuste un modèle d’aire bioclimatiqueDepuis : 1986 premiers modèles d’enveloppe bioclimatique qui prédisent la répartition des espèces

Maladies de la faune sauvage

Une infection qui circule dans des populations animales et passe parfois aux humains.

Question à laquelle elle répond: Cette maladie pourrait-elle anéantir la population, et un appât vaccinal peut-il l’arrêter ?

Laisse de côté : Les taux de contact entre animaux sauvages sont difficiles à observer directement.

Tourne sur : environ 10¹² FLOPS approximatif un cluster universitaire qui simule la propagation d’une maladie dans une population sauvageDepuis : 1991 premiers modèles de simulation de la propagation de la rage dans les populations de renards

Modèles généraux d’écosystèmes

Un modèle mécaniste dans lequel chaque type d’organisme, du plancton aux grands animaux, mange, grandit, se reproduit et se disperse selon des règles communes sur tout le globe.

Question à laquelle elle répond: Des schémas mondiaux de structure des écosystèmes peuvent-ils émerger de règles pour chaque organisme ?

Laisse de côté : Les espèces individuelles ne sont pas suivies, seulement des groupes fonctionnels.

Tourne sur : environ 10¹⁴ FLOPS approximatif Exécutions mondiales par cohortes sur de nombreuses années simuléesDepuis : 2014 Emergent global patterns of ecosystem structure and function from a mechanistic general ecosystem model (2014) source

Dynamique des métapopulations

Une espèce vit dans de nombreuses parcelles d’habitat d’un paysage, s’éteint dans certaines et recolonise d’autres, et le modèle demande si l’ensemble persiste.

Question à laquelle elle répond: Une espèce survivra-t-elle dans un paysage fragmenté ?

Laisse de côté : La dispersion est représentée par un noyau simple et la qualité de l’habitat local est maintenue fixe.

Tourne sur : environ 10⁸ FLOPS approximatif simulation d’occupation de parcelles sur un ordinateur portable.Depuis : 1994 Hanski, un modèle pratique de la dynamique des métapopulations. source

Modèles écologiques individu-centrés

Chaque plante ou animal est représenté séparément avec son propre état, si bien que les schémas de population naissent de nombreuses vies individuelles.

Question à laquelle elle répond: Quels motifs de population naissent des interactions entre individus ?

Laisse de côté : Les paramètres de chaque individu sont difficiles à mesurer et la validation est ardue.

Tourne sur : environ 10⁹ FLOPS approximatif simulation individu-centrée d’un paysage sur une station de travail.Depuis : 1988 Huston, DeAngelis et Post, de nouveaux modèles informatiques unifient la théorie écologique. source

Modèles de résilience des récifs coralliens

Coraux, algues et poissons brouteurs se font concurrence sur un récif par la croissance, le broutage et les perturbations, et le modèle demande si un récif peut basculer du corail aux algues.

Question à laquelle elle répond: Quel niveau de broutage empêche un récif de basculer vers les algues ?

Laisse de côté : L’apport de larves et les effets du réchauffement sont modélisés de façon simplifiée.

Tourne sur : environ 10⁸ FLOPS approximatif simulations spatiales de récifs sur un poste de travail.Depuis : 2007 Mumby, Hastings et Edwards, seuils et résilience des récifs coralliens des Caraïbes. source

Réseaux spatiaux hôte-parasitoïde et ravageurs

Des hôtes et des parasitoïdes vivent sur une grille avec des déplacements locaux, et des motifs complexes en spirale et chaotiques apparaissent, qui stabilisent des interactions autrement instables.

Question à laquelle elle répond: L’espace peut-il permettre à des prédateurs et à des proies de coexister alors qu’ils ne le pourraient pas autrement ?

Laisse de côté : Les vrais paysages ne sont pas des grilles uniformes.

Tourne sur : environ 10⁶ FLOPS approximatif des réseaux d’applications couplées sur un ordinateur portable.Depuis : 1991 Hassell, Comins et May, structure spatiale et chaos dans la dynamique des populations d’insectes. source

Évaluation des stratégies de gestion des pêcheries

Un stock de poissons simulé et sa pêcherie sont exécutés selon différentes règles de prélèvement, avec des données bruitées et de l’incertitude réinjectées dans chaque règle, pour trouver des règles qui marchent malgré l’erreur.

Question à laquelle elle répond: Quelle règle de récolte garde un stock en bonne santé quand on ne connaît pas sa taille ?

Laisse de côté : Les modèles opérationnels reposent sur des hypothèses sur la biologie des stocks et sur les pêcheurs qui peuvent être fausses.

Tourne sur : environ 10⁹ FLOPS approximatif des milliers de projections de gestion simulées sur une grappe.Depuis : 1999 Butterworth et Punt, retours d’expérience sur l’évaluation et la mise en œuvre de procédures de gestion. source

Modèles d’écosystèmes à bilan de masse trophique

Un réseau trophique marin décrit comme des flux équilibrés de biomasse entre groupes, puis exécuté dans le temps pour voir l’effet de la pêche ou d’un changement de prédateurs.

Question à laquelle elle répond: Que devient tout l’écosystème quand une espèce est pêchée plus intensément ?

Laisse de côté : Les groupes sont regroupés en blocs et les données alimentaires sont lacunaires.

Tourne sur : environ 10⁷ FLOPS approximatif des exécutions de bilan et de dynamique temporelle sur un ordinateur portable.Depuis : 1997 Walters, Christensen et Pauly, structuration de modèles dynamiques d’écosystèmes exploités à partir d’évaluations de bilan de masse trophique. source

Modèles d’écosystèmes planctoniques

Les nutriments, le phytoplancton, le zooplancton et les détritus de la couche de surface de l’océan sont liés par la croissance, le broutage et la sédimentation.

Question à laquelle elle répond: Comment la production de plancton réagit-elle à la lumière, aux nutriments et au brassage ?

Laisse de côté : De nombreuses espèces sont regroupées en quelques groupes et les paramètres diffèrent selon les régions.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif couplé à des modèles de circulation océanique sur un cluster.Depuis : 1990 Fasham, Ducklow et McKelvie, un modèle fondé sur l’azote de la dynamique du plancton dans la couche mélangée océanique. source

Modèles d’eutrophisation des lacs

Les nutriments, les algues, les plantes et les poissons d’un lac peu profond sont modélisés pour savoir quand l’eau claire bascule vers l’eau trouble et comment la restaurer.

Question à laquelle elle répond: Combien de nutriments un lac peut-il recevoir avant de se troubler, et la restauration inversera-t-elle cela ?

Laisse de côté : Chaque lac demande son propre étalonnage et la dynamique des sédiments est incertaine.

Tourne sur : environ 10⁷ FLOPS approximatif équations différentielles ordinaires sur un ordinateur portable.Depuis : 1995 Janse et Van Liere, PCLake, un outil de modélisation pour évaluer des scénarios de restauration de lacs. source

Dispersion des larves marines et connectivité

Des larves virtuelles sont lâchées depuis des récifs et portées par des courants océaniques modélisés, ce qui construit une carte des populations qui en alimentent d’autres.

Question à laquelle elle répond: Quels récifs en alimentent quels autres, et quelle taille doit avoir une zone protégée ?

Laisse de côté : Le comportement et la mortalité des larves sont mal observés.

Tourne sur : environ 10¹² FLOPS approximatif suivi de particules dans la sortie d’un modèle océanique sur un cluster.Depuis : 2006 Cowen et ses collègues, mise à l’échelle de la connectivité dans les populations marines. source

Modèles de colonies d’abeilles et de paysages

Le couvain, les ouvrières et les réserves d’une colonie d’abeilles entière, simulés jour après jour, avec des butineuses qui puisent dans les fleurs d’un paysage et affrontent acariens, pesticides et météo.

Question à laquelle elle répond: Cette colonie survivra-t-elle à l’hiver dans ce paysage ?

Laisse de côté : L’offre de fleurs du paysage et les décisions des abeilles sont simplifiées, et la défaillance de la reine et les maladies ne sont incluses que grossièrement.

Tourne sur : environ 10⁹ FLOPS approximatif des minutes par colonie-année sur un ordinateur portable.Depuis : 2014 Becher et ses collègues, le modèle BEEHAVE de dynamique et de butinage des colonies d’abeilles domestiques. source

Service de pollinisation à l’échelle des paysages

Les sites de nidification des abeilles sauvages et les ressources florales sont cartographiés sur un paysage, et chaque champ cultivé reçoit une estimation des pollinisateurs qui le visitent.

Question à laquelle elle répond: Quelle part de la pollinisation des cultures l’habitat environnant assure-t-il, et que se passe-t-il s’il disparaît ?

Laisse de côté : Le butinage des abeilles est réduit à une décroissance avec la distance au nid, et l’abondance des abeilles est un guide peu fiable du rendement réel des cultures.

Tourne sur : environ 10⁸ FLOPS approximatif de quelques secondes à quelques minutes par région sur un ordinateur portable.Depuis : 2009 Le modèle des services de pollinisation dans les paysages agricoles de Lonsdorf et ses collègues. source

Modèles de dispersion des graines et du pollen par le vent

Des graines et du pollen lâchés dans l’air turbulent sont emportés sous le vent et retombent au hasard, ce qui construit une distribution de leurs points de chute.

Question à laquelle elle répond: Jusqu’où voyagent les graines d’une plante, et à quelle vitesse peut-elle se propager ?

Laisse de côté : Les rares sauts longs comptent le plus pour la propagation mais sont les plus difficiles à mesurer, si bien que la queue de la distribution est mal connue.

Tourne sur : environ 10⁸ FLOPS approximatif des minutes sur un ordinateur portable.Depuis : 1989 Le cadre théorique d’Okubo et Levin pour l’analyse de données sur la dispersion des graines et du pollen par le vent. source

Prévision écologique à court terme

Un modèle d’écosystème est exécuté sur des jours à des années et mis à jour à chaque nouvelle observation, comme on fait pour la prévision météo.

Question à laquelle elle répond: Peut-on prévoir l’état d’un lac, d’une forêt ou d’une pêcherie pour la saison suivante, avec des barres d’erreur honnêtes ?

Laisse de côté : Les données écologiques sont rares comparées aux données météo, et les processus sont moins bien connus, si bien que les prévisions ne font souvent que battre de justesse une simple référence.

Tourne sur : environ 10¹² FLOPS approximatif des ensembles de milliers d’exécutions renouvelées sur un cluster.Depuis : 2018 Le cadre de Dietze et ses collègues pour la prévision écologique itérative à court terme. source

Modèles d’écosystèmes à spectre de tailles

Tous les organismes d’un écosystème regroupés par taille corporelle, l’énergie passant des petits aux grands à mesure qu’ils mangent et sont mangés, croissance et mortalité étant fixées par la seule taille.

Question à laquelle elle répond: Comment la pression de la pêche remodèle-t-elle l’équilibre entre petits et gros poissons en mer ?

Laisse de côté : L’identité des espèces est ignorée : des prédateurs de même taille mais de régimes différents sont traités comme identiques.

Tourne sur : environ 10⁹ FLOPS approximatif de quelques minutes à quelques heures sur une station de travail.Depuis : 1978 L’équation dépendante du temps de Silvert et Platt pour le flux d’énergie dans l’écosystème pélagique selon la taille. source

Modèles de communauté neutres

Une communauté d’espèces traitées comme identiques en naissance, mort et dispersion, où seuls le hasard et la migration décident lesquelles sont communes.

Question à laquelle elle répond: Quelle part du schéma d’abondance des espèces n’exige aucune différence entre elles ?

Laisse de côté : Les vraies espèces diffèrent à l’évidence, si bien que le modèle sert de référence nulle plutôt que de description d’une communauté précise.

Tourne sur : environ 10⁹ FLOPS approximatif des minutes sur un ordinateur portable.Depuis : 1976 L’analyse de modèle neutre de la structure des communautés par Caswell. source

Génétique des populations

Des variants de gènes qui dérivent, mutent et sont sélectionnés au fil des générations.

Question à laquelle elle répond: Quelle part de la variation que nous observons est due au hasard, et quelle part à la sélection ?

Laisse de côté : Les vraies populations enfreignent les hypothèses simplificatrices d’accouplement aléatoire et de taille constante.

Tourne sur : environ 10¹² FLOPS approximatif un cluster universitaire qui simule la dérive et la sélection sur un génomeDepuis : 1964 premières simulations informatiques de la dérive génétique selon la théorie neutre

Simulation de coalescence et de phylogénie

Des arbres généalogiques de gènes ou d’espèces, simulés en remontant le temps pour tester les méthodes de lecture du vrai ADN.

Question à laquelle elle répond: La méthode peut-elle retrouver la vraie histoire à partir de l’ADN ?

Laisse de côté : Suppose une histoire de population simple ; la démographie réelle est plus complexe.

Tourne sur : environ 10¹¹ FLOPS approximatif un poste de travail qui simule des arbres de gènes en remontant le tempsDepuis : 1983 Le logiciel pionnier de simulation de coalescence de Hudson pour la génétique des populations

Origine de la vie

De simples produits chimiques qui forment des réseaux qui se copient eux-mêmes et se font concurrence.

Question à laquelle elle répond: Comment la chimie a-t-elle pu franchir la frontière vers la biologie ?

Laisse de côté : Aucune simulation n’a encore produit quoi que ce soit qui puisse passer pour vivant.

Tourne sur : environ 10¹² FLOPS approximatif un poste de travail qui simule des réseaux chimiques autoréplicatifsDepuis : 1971 Les modèles d’hypercycles de chimie autoréplicative d’Eigen et Schuster

Coévolution hôte-parasite

Des hôtes qui développent des défenses et des parasites qui évoluent pour les contourner, la population simulée de chaque génération répondant à l’autre dans une course aux armements modélisée, sans vainqueur fixe.

Question à laquelle elle répond: Une course aux armements hôte-parasite atteint-elle un équilibre, ou se poursuit-elle indéfiniment sans qu’aucun camp gagne d’avantage durable ?

Laisse de côté : Les vrais hôtes et parasites coévoluent en même temps avec tout le reste de leur environnement.

Tourne sur : environ 10¹¹ FLOPS approximatif un poste de travail qui exécute un modèle de coévolution sur plusieurs générationsDepuis : 1990 premières simulations qui testent l’hypothèse de la Reine rouge de la coévolution

Modèles de spéciation et de macroévolution

Des lignées qui se divisent, persistent et s’éteignent sur des millions d’années simulées, pour tester quels motifs de diversité et quelle forme d’arbre généalogique des règles simples produiraient.

Question à laquelle elle répond: Le schéma d’espèces que nous voyons a-t-il pu venir de la seule naissance et mort de lignées ?

Laisse de côté : Les archives fossiles et génétiques sont lacunaires, si bien que de nombreuses règles différentes peuvent coller au même schéma.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif un poste de travail qui simule des processus de branchement naissance-mortDepuis : 1969 premiers modèles de naissance-mort de la diversification, utilisés pour étudier les arbres évolutifs

Sélection sexuelle et évolution du choix du partenaire

Une population simulée où un ornement et une préférence pour cet ornement évoluent ensemble, pour tester si le seul choix des femelles peut s’emballer jusqu’à un extrême.

Question à laquelle elle répond: Le seul choix du partenaire peut-il pousser un caractère vers un extrême extravagant et coûteux ?

Laisse de côté : Suppose que la préférence et le caractère sont simplement héréditaires, ce qui est plus simple que la plupart des vrais choix de partenaire.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif un poste de travail qui exécute un modèle génétique de caractères couplésDepuis : 1981 Le modèle de génétique des populations de Lande sur la sélection sexuelle emballée

Dynamique adaptative de la coévolution

Un caractère évolue par des mutations à petit effet testées contre la population actuelle, ce qui mène à des états évolutivement stables ou à une division en branches.

Question à laquelle elle répond: Où l’évolution se stabilise-t-elle, et quand une lignée se scinde-t-elle ?

Laisse de côté : Suppose des mutations rares et des espaces de caractères simples.

Tourne sur : environ 10⁶ FLOPS approximatif analyse et simulation sur un ordinateur portable.Depuis : 1996 Dieckmann et Law, la théorie dynamique de la coévolution dérivée de processus écologiques stochastiques. source

Modèles de population pour les forçages génétiques

Un élément génétique qui se propage plus vite que l’hérédité ordinaire est lâché dans une population modélisée, pour se demander s’il pourrait supprimer ou modifier une espèce nuisible.

Question à laquelle elle répond: Un forçage génétique se propagerait-il dans une population sauvage, et une résistance pourrait-elle l’arrêter ?

Laisse de côté : La dispersion réelle et l’évolution de la résistance sont mal connues avant un lâcher.

Tourne sur : environ 10⁸ FLOPS approximatif simulations spatiales de populations avec génétique sur un poste de travail.Depuis : 2003 Burt, les gènes égoïstes spécifiques d’un site comme outils de contrôle et d’ingénierie génétique des populations naturelles. source

Simulation de génome vers l’avant dans le temps

Chaque individu et son génome suivis à travers les générations, avec sélection, liaison génétique et démographie variée, pour voir comment naissent les vrais schémas d’ADN.

Question à laquelle elle répond: Que laissent la sélection et l’histoire des populations dans les génomes d’une espèce ?

Laisse de côté : Les tailles de population sont réduites pour rendre la simulation faisable, ce qui fausse l’équilibre entre sélection et dérive.

Tourne sur : environ 10¹⁴ FLOPS approximatif des jours sur un cluster pour une grande population sur de nombreuses générations.Depuis : 2013 SLiM de Messer, un simulateur d’évolution en temps direct avec sélection et liaison génétique. source

Stratégies de combats entre animaux

Des individus qui se rencontrent au hasard pour se disputer une ressource choisissent parmi des stratégies fixes, et le mélange se fixe sur un point qu’aucun mutant ne peut améliorer.

Question à laquelle elle répond: Quand vaut-il mieux se battre ou céder, compte tenu de ce que font les autres ?

Laisse de côté : Les animaux sont réduits à une courte liste de stratégies, sans apprentissage, mémoire ni différences individuelles.

Tourne sur : environ 10⁶ FLOPS approximatif des secondes sur un ordinateur portable.Depuis : 1973 « The logic of animal conflict » de Maynard Smith et Price. source

Analyse de viabilité des populations

Les naissances, les morts et les catastrophes d’une petite population menacée, déroulées de nombreuses fois pour estimer ses chances de survie, et pour combien de temps.

Question à laquelle elle répond: Quelle est la probabilité que cette population s’éteigne dans les cent prochaines années ?

Laisse de côté : De petits échantillons d’une espèce rare rendent les chiffres d’entrée eux-mêmes très incertains.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif un poste de travail qui exécute des milliers de trajectoires stochastiquesDepuis : 1980 premiers modèles stochastiques qui estiment le risque d’extinction d’espèces menacées

Conception de réserves et de corridors

Des sites candidats et les liens entre eux, évalués selon leur coût et les espèces qu’ils protégeraient, pour chercher le plus petit réseau de réserves qui en couvre le plus.

Question à laquelle elle répond: Quel ensemble de parcelles protège le plus d’espèces au moindre coût ?

Laisse de côté : Optimise pour les données d’espèces qui existent, soit une petite fraction de ce qui y vit réellement.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif un poste de travail qui résout une optimisation de sélection de réservesDepuis : 1988 premiers algorithmes systématiques de sélection de réserves pour la planification de la conservation

Planification des réintroductions et des translocations

Un petit groupe fondateur lâché dans un habitat nouveau ou ancien, suivi dans le temps pour voir s’il s’établit, compte tenu de la capacité d’accueil du lieu et de la génétique des fondateurs.

Question à laquelle elle répond: Relâcher ces animaux ici établira-t-il vraiment une population durable ?

Laisse de côté : La qualité de l’habitat et le risque de maladie sur le site de lâcher sont souvent estimés grossièrement plutôt que mesurés.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif un poste de travail qui exécute un modèle de population fondatriceDepuis : 1990 premiers modèles de simulation utilisés pour planifier la réintroduction d’un grand mammifère

Propagation des espèces envahissantes

Une espèce introduite qui se propage sur un paysage cellule par cellule, et l’effet des barrières, des abattages ou de la lutte biologique sur la distance qu’elle atteint.

Question à laquelle elle répond: À quelle vitesse cet envahisseur va-t-il se propager, et où faut-il d’abord concentrer l’effort de lutte ?

Laisse de côté : Les nouveaux envahisseurs se propagent souvent d’une façon que les invasions passées n’ont pas appris au modèle à prévoir.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif un poste de travail qui exécute un modèle de propagation sur un paysageDepuis : 1951 Le modèle de diffusion d’une population en expansion de Skellam

Jeux de braconnage et de patrouilles anti-braconnage

Des gardes et des braconniers comme joueurs d’un jeu répété sur la carte d’une aire protégée, pour décider où envoyer les patrouilles quand elles ne peuvent pas être partout.

Question à laquelle elle répond: Où faut-il envoyer des gardes en nombre limité pour contrer au mieux un braconnier stratège ?

Laisse de côté : Suppose un braconnier rationnel et patient, alors qu’une grande part du braconnage est opportuniste.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif un poste de travail qui résout un jeu de sécurité sur une carte de patrouilleDepuis : 2014 premiers modèles de jeux de sécurité appliqués à la planification des patrouilles de gardes de la faune

Modélisation du réensauvagement et des cascades trophiques

Un prédateur ou une autre espèce clé de voûte réintroduit dans un réseau trophique, avec suivi de ses effets en cascade sur les proies, la végétation et même les rivières.

Question à laquelle elle répond: Que devient le reste de l’écosystème si nous ramenons cette espèce ?

Laisse de côté : Les célèbres cascades ont mis des décennies à se dérouler et sont plus faciles à modéliser après coup qu’à prédire.

Tourne sur : environ 10¹⁰ FLOPS approximatif un poste de travail qui exécute un modèle de réseau trophique multi-espècesDepuis : 1995 loups réintroduits à Yellowstone, modélisés ensuite pour leurs effets en cascade