écosystèmes complexes avec structure spatiale

Spatially extended many-species heterogeneous ecosystems

• Auteur / Autrice : Giulia Garcia lorenzana
• Direction : Giulio Biroli
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique de l'École normale supérieure
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole normale supérieure

Mots clés

Mots clés libres

Ecologie

Physique statistique

Systèmes désordonnés

Systèmes hors equilibre

Interactions non réciproques

Theoretical Ecology

Statistical Physics

Disordered Systems

Non-equilibrium systems

Non-reciprocal interactions

Résumé

Les propriétés collectives des écosystèmes à plusieurs espèces ont été étudiées à l'aide des méthodes de la physique statistique. Lorsque les interactions entre les espèces sont hétérogènes, différentes phases apparaissent : une phase dans laquelle le système a un équilibre stable unique et une phase dans laquelle il présente une dynamique chaotique ou des équilibres multiples. Ces phases sont semblables à celles que l'on trouve dans les verres de spin ; elles posent des défis théoriques très intéressants, même au-delà de leur pertinence pour l'écologie. Au cours de mon doctorat, j'étudierai comment l'introduction d'une structure spatiale affecte le modèle. En considérant différents emplacements spatiaux couplés par diffusion, nous nous attendons à une stabilisation de la phase chaotique, mais aussi à une augmentation de l'importance du bruit démographique local, qui peut conduire à une transition de percolation dirigée.

The collective properties of many-species ecosystems have been studied with the methods of Statistical Physics. When the interactions between species are heterogeneous different phases arise: one in which the system has a unique stable equilibrium and one in which it exhibits chaotic dynamics or multiple equilibria. Such phases are akin to the ones found in spin glasses; they pose very interesting theoretical challenges even beyond their relevance to ecology. During my PhD I will study how the introduction of a spatial structure affects the model. Considering different spatial location coupled by diffusion we expect a stabilization of the chaotic phase, but also an increased importance of the local demographic noise, that can lead to a directed percolation transition.