Vous trouverez ci-dessous des explications concernant certains concepts biologiques qui apparaissent sur ce site ou dans nos vidéos. Nous espérons que celles-ci vous permettront de mieux comprendre les différents graphiques présentés sur les autres pages, et éventuellement d'approfondir certains passages de nos vidéos, disponibles sur le site du Printemps des Sciences.
La fitness est la représentation du bon état de santé d'un individu. Sur le logiciel Nemo, elle est calculée à partir de tous les traits de l'individu. Une mauvaise fitness peut être causée par des mutations individuelles ou un manque de diversité du matériel génétique entre les deux parents. En effet, si les deux parents d'un individu ont respectivement les deux allèles AA et AB, il est relativement probable que leur enfant héritera des allèles AA. Si cet allèle A se trouvait être une mutation récessive donnant lieu à une maladie mortelle, la similitude du matériel génétique des parents aura porté préjudice à leur progéniture.
Sans trop nous plonger dans les détails biologiques, nous parlons de matériel génétique pour désigner l'ensemble des informations contenues dans les gènes d'un individu. Ces gènes sont en grande partie responsables de la fitness d'un individu, et donc partiellement responsable de sa survie. Dans nos simulations, nous avons représenté cela avec le LCE "selection" qui, à chaque génération, élimine une certaine proportion des nouveaux nés qui ont une fitness trop mauvaise.
Nous parlons souvent de populations dans nos vidéos. Dans ce contexte, nous désignons par ce terme un ensemble d'individus d'une espèce donnée qui vivent tous ensemble sur une zone géographique relativement réduite. Lorsque notre espèce est répartie en plusieurs populations, nous utilisons souvent le mot "patch".
La prédation est le fait qu'une espèce, nommée prédateur, se nourrit d'une autre espèce, appelée proie. Par exemple, le chat est un prédateur de la souris.
Dans le contexte de ce projet, nous définissons le seuil d'extinction comme le nombre minimal d'individus nécessaire pour qu'une espèce puisse à nouveau prospérer et croître. En effet, comme discuté dans la section fitness, la diversité de matériel génétique est un critère déterminant de la fitness de nos individus et donc de leur survie individuelle. Or, la survie d'une espèce tient bien évidemment à la survie de ses individus. Ainsi, des recherches montrent qu'il y a une différence entre la population recensée (nombre total d'individus) et la population effective (nombre d'individus qui sont intéressants du point de vue de la reproduction). Cette dernière est calculée en tenant notamment compte de la répartition mâle-femelle et du fait que tous les individus n'auront pas la même chance de se reproduire. Par exemple, même s'il semble à première vue qu'une vingtaine de licornes suffirait à repeupler la planète, la population effective serait inférieure au nombre d'individus restants. En ajoutant à cela le probable manque de variété du matériel génétique, le seuil d'extinction serait déjà atteint, et la population condamnée sur le long terme.
Un trait est une caractéristique d'un organisme et dépend des gènes et de leur interraction avec leur environement. Un trait humain serait la couleur des yeux, par exemple.
Vous trouverez ci-dessous des explications sur certains paramètres utilisés dans Nemo pour caractériser une population.
Le logiciel Nemo ne tient compte que de deux âges possibles : enfant et adulte. Un enfant est un individu qui vient de naître. Il subit la selection (cf. matériel génétique), la migration, le vieillissement (passe à l'état adulte) et l'extinction. Un adulte est un individu qui a déjà subi un LCE de vieillissement. Il peut se reproduire, subit le vieillissement (meurt) et l'extinction.
A chaque génération, Nemo applique une série déterminée d'évènements sur tous les patchs. Pour les deux simulations, nous avons choisi les sept mêmes étapes: breed_selection, save_stats, disperse, aging, save_files, extinction. Toutefois, même si tous ces évènements se déroulent obligatoirement à chaque génération, il est possible de faire varier leurs paramètres de génération en génération pour qu'ils n'aient pas d'effet. Par exemple, le taux de migration de la première histoire est mis à zéro avant la 150ème génération, et après la 200ème.
breed_selection : Les enfants sont produits à partir du mode de reproduction choisi et de ses paramètres dont la fécondité. Directement après, les enfants juste nés qui n'ont pas une fitness suffisamment bonne sont retirés des patchs. Nous avons utilisés ce LCE pour avoir un renouvellement de génération et que la survie de l'espèce dépende en partie de la fitness de ses individus.
save_stats : Les différentes statistiques demandées sont rassemblées dans un fichier. Cette étape est placée avant le vieillissement pour avoir les statistiques des enfants et des adultes. Ces données nous ont permis de construire les graphiques qui se trouvent sur les pages des histoires une et deux.
disperse : Les enfants migrent dans les patchs voisins selon les paramètres de migrations choisis. Nous avons utilisé cette migration pour tuer une partie des enfants (première histoire) et pour réellement montrer une migration vers d'autres patchs (seconde histoire).
aging : Les enfants deviennent des adultes et les adultes meurent. Celà permet d'avoir un renouvellement de générations imitant la vie réelle. Toutefois, le nombre d'individus qui passent de l'enfance à l'âge adulte est restreint par la capacité maximale. Les enfants, tirés au hasard (mâle et femelle séparemment), grandissent jusqu'à ce que le nombre maximal d'adultes soit atteint. Les enfants restants meurent. Ce mécanisme n'est pas illustré dans nos histoires, mais on peut aisément y voir un sens réaliste; en effet, le nombre d'enfants naissant à chaque génération et, a fortiori, le nombre de ceux qui survivent jusqu'à l'âge adulte, est conditionné par les conditions de vie et l'environnement de l'espèce à un moment spécifique. Ce décès d'une partie des enfants est donc plus représentatif d'un environnement aux ressources limitées que les paramètres constants que Nemo propose pour la reproduction.
save_files : Les fichiers de statistiques sont exportés et sauvegardés sur l'ordinateur qui fait tourner le logiciel.
extinction : Cette étape permet de tuer toute ou une proportion de la population de chaque patch, indiféremment de l'âge des individus. En faisant varier les taux et proportions d'extinction, nous avons pû utiliser ce LCE pour tuer une partie des licornes de la deuxième histoire, lorsque le lac est pollué et qu'ensuite, les hirondelles les privent en plus de nourriture.
Dans le logiciel Nemo, la fécondité est le nombre d'enfant qu'une femelle engendre par génération. Autant que faire se peut, nous avons donné à nos licornes des fécondités basées sur celles d'animaux réels que nous présentons en parallèle de nos histoires imaginaires. Ainsi, pour l'histoire 1, entre les générations 0 et 200, c'est la fécondité des gnous qui est appliquée. Et pour le reste de la simulation, celle des rhinocéros. Pour l'histoire 2, s'enchaînent les fécondités du tigre, de l'anguille, puis du foudi de Maurice. Etant donné que Nemo fonctionne par génération, nous avons dû estimer au mieux combien d'enfants une femelle aurait engendré au bout d'un certain nombre d'années, en fonction de la maturité sexuelle de chaque espèce, du temps de gestation, du nombre d'enfants par portée,... Nous n'avons pas tenu compte des petit-enfants et progéniture de génération suivante dans notre fécondité (au bout d'une génération, une femelle aura engendré un certain nombre d'enfants, et on considère que ces enfants n'en ont pas déjà eu à leur tour).
La migration est le déplacement d'individus d'un patch à l'autre. Pour la première histoire, nous n'avions qu'un patch mais avons utilisé la migration (via le paramètre dispersal model et le LCE disperse) pour tuer une partie de notre descendance. En effet, la migration de Nemo ne s'applique que sur les jeunes (offspring) qui viennent de naître, et pas sur leurs ainés. En utilisant une certaine configuration de migration proposée par Nemo (lattice model avec absorbing boundaries), dans laquelle les individus qui quittent le patch pour se rendre dans le "vide" voisin disparaissent de la simulation, nous avons pu faire mourir une partie des licorneaux.
Dans la seconde histoire, c'est le même type de dispersion qui a été choisi (lattice model), mais avec différentes réactions pour les patchs aux extrêmités en fonction des évènements en cours; au départ, elles sont réfléchissantes (reflective boundaries), c'est-à-dire que les jeunes des patchs aux extrêmités ne peuvent pas migrer vers le vide, mais seulement vers leurs patchs voisins (ce qui implique qu'un patch se trouvant dans le coin de la configuration en matrice n'a que deux possibilités de mouvements, au lieu des quatre possibles pour le patch central). Mais à partir de l'arrivée des hirondelles qui mangent une partie des ressources des licornes, les frontières ont été mises à absorbantes, comme dans la première histoire, à nouveau pour représenter une mortalité chez les licorneaux.
Le mode de reproduction est la façon dont les mâles et les femelles d'une espèce intéragissent pour choisir leur partenaire. Dans Nemo, sous le nom de mating system, nous avons choisi d'appliquer la polygynie. Ce mode de reproduction se caractérise par le fait qu'un seul mâle se reproduise avec toutes les femelles de son patch. Considérant la licorne comme un équidé, nous avons choisi ce mode de reproduction car c'est celui des cheveaux et des cerfs.