Le fonctionnement des écosystèmes

Les modèles développés en utilisant des données du passé et des données actuelles permettent d’expliquer des observations. Ces modèles sont des représentations mathématiques de l’évolution des agrosystèmes et des forêts et de leurs environnements climatique, hydrologique et pédologique. Ils ne simulent pas tous les mêmes systèmes, ni les mêmes fonctionnalités (Brisson and Levrault, 2010). Ils sont indispensables pour se projeter dans le futur.

Mais ils restent une simplification de la réalité. Comme l’a indiqué le statisticien britannique George E.P. Box, « tous les modèles sont faux, mais certains sont utiles ». En effet, comment se projeter dans l’avenir sans utiliser des représentations modélisées basées sur nos connaissances actuelles ?

On distingue de manière schématique deux grandes approches de modélisation : les modèles mécanistes (ou phénoménologiques) et les modèles statistiques.

Les modèles mécanistes explicitent le fonctionnement d’un système (individu, écosystème, système sol-plante…) sur la base de processus. Ils nécessitent beaucoup de connaissances a priori. Ils intègrent en général plusieurs processus en visant une qualité de représentation la plus cohérente possible d’un processus à un autre.

Les modèles statistiques ont pour objectif de d’établir des relations statistiques entre une variable que l’on souhaite prédire et des variables potentiellement capables d’expliquer cette variable, sans expliciter les processus impliqués. Ils nécessitent donc beaucoup d’observations.

Quelle que soit leur nature, les modèles peuvent avoir différentes finalités lorsqu’il s’agit d’analyser les impacts du changement climatique sur l’agriculture, les forêts ou les milieux naturels:

• modèles de production prédisant le rendement d’une culture,
• modèles de bilan hydrique prédisant l’état de contrainte hydrique du couvert et l’évolution des réserves en eau du sol,
• modèles de santé des plantes,
• modèles simulant l’organisation des chantiers au sein d’une exploitation agricole,
• modèles de niche écologique simulant l’évolution à long terme de la présence des espèces forestières,
• etc.

En faisant varier certaines données d’entrée (différents scénarios climatiques, différentes techniques culturales…), il est possible de comparer les réponses des systèmes modélisés. Ceci peut permettre une évaluation de certaines options d’adaptation (par exemple, le maintien du rendement en avançant la date de semis ou en changeant la précocité variétale).