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Système complexe

Le 25 mars 2014, dans le cadre des Midi de la foresterie de la Chaire CRSNG-UQAT-UQAM,  Mme Élise Filotas, professeure à la Télé-université, nous a entretenus sur l’application du concept des systèmes complexes pour l’aménagement forestier.  Mme Filotas détient un baccalauréat en mathématique-physique (Université de Montréal), une maitrise en physique théorique (McGill), et un doctorat en géographie  (Université de Montréal). Elle a aussi complété un stage postdoctoral en Modélisation de la complexité de la forêt avec Christian Messier à l’UQAM.   

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Dans un premier temps, Mme Filotas nous a présenté son approche conceptuelle et sa méthode de recherche actuelle pour ses projets en cours. Ses projets plus théoriques visent à favoriser la compréhension des écosystèmes forestiers et utilisent des modèles simples, tandis que les projets appliqués visent à assister la prise de décision et requièrent l’utilisation de modèles plus complexes.

Qu’est-ce que les systèmes complexes?
Les systèmes complexes ont leurs origines dans les domaines de la cybernétique et de la physique, et les concepts et approches d’analyse de la science des systèmes complexes gagnent en popularité dans le milieu de la recherche depuis les 20 dernières années. Des patrons communs à tous les systèmes permettraient de reconnaitre des mécanismes généraux se retrouvant dans une variété de domaines, de l’épidémiologie à l’économie en passant par les sciences naturelles. Les systèmes complexes exhibent certaines propriétés dont la hiérarchie, l’ouverture, l’auto-organisation et l’émergence, la non-linéarité, la mémoire, l’incertitude et la capacité d’adaptation. Le processus d’auto-organisation se manifeste par l’émergence de patrons ordonnés tels les arrangements spatiaux d’herbes en milieu semi-aride. Certains patrons sont aussi auto-similaires ou fractals et correspondent à une loi de puissance. La non-linéarité des systèmes provoquerait des réactions disproportionnées générant des résultats imprévus, même dans des systèmes déterministes. La mémoire, dont les lègues biologiques suivant une perturbation, peut influencer le cours des évènements futurs, tandis que la variation d’un paramètre dans un système peut mener à une transition de régime. Finalement, la capacité d’adaptation (ou la résilience des systèmes) permet une transformation du système lors d’un changement extérieur imprévu.

Vu la diversité des systèmes, le grand nombre d’interactions et la reconnaissance des propriétés des systèmes complexes, l’étude de ces systèmes doit se faire par une approche holistique.

Les forêts, des systèmes complexes?

Système complexe
Favoriser la connectivité du paysage pour la dispersion des graines. Élise Filotas

Le changement est inhérent dans les forêts, et dépend de facteurs externes au niveau social comme écologique. Le système de la forêt est donc ouvert, et soumis aux fluctuations de ces facteurs externes. Les forêts exhibent aussi des processus d’auto-organisation générant des boucles de rétroaction pouvant faciliter la régénération dans les écosystèmes, ou encore pouvant nuire aux structures socio-écologiques d’un milieu. La propriété d’émergence est aussi présente dans les forêts, par exemple dans les trouées dans lesquelles on observe une loi de puissance ainsi que de l’auto-organisation. L’occurrence d’évènements inattendus et la sensibilité aux conditions initiales contribuent à générer la non-linéarité dans les forêts. La capacité d’adaptation peut être inhérente aux forêts, ou peut être favorisée par l’adoption de systèmes d’aménagements spécifiques aux besoins du milieu, par exemple le concept d’aménagement Dehesa-Montado en Méditerranée.

Qu’est-ce que ça change?
Les systèmes complexes permettent d’intégrer tous les aspects d’un système, de façon à générer des solutions adaptées aux conditions présentes et futures, et pouvant améliorer la capacité d’adaptation des écosystèmes forestiers.  Cette approche pourrait permettre de revoir notre façon de faire l’aménagement forestier, et d’intégrer de façon plus significative le concept des services écologiques ainsi que les interactions entre différentes échelles à l’étude des systèmes. Mme Filotas nous cite d’ailleurs quelques exemples de projets entrepris au Québec, dont un projet prenant place dans le Centre-du-Québec qui utilise la théorie des réseaux pour étudier le maintien de la diversité fonctionnelle à l’échelle des paysages. Un autre projet vise à déterminer la répartition spatiale optimale des aires d’intensification de la production ligneuse (AIPL) pour maintenir et maximiser les bénéfices sociaux, économiques et environnementaux en découlant.

Référence : Filotas, É. et al. 2014. Viewing forests through the lens of complex systems science. Ecosphere 5(1): 1-23.

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Résumé par Lili Perreault, étudiante à la Maîtrise en biologie, UQAT

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