Spatial structure and the survival of an inferior competitor: a theoretical model of neighbourhood competition in plants - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Ecological Modelling Année : 2002

Spatial structure and the survival of an inferior competitor: a theoretical model of neighbourhood competition in plants

Structure spatiale et survie en mélange d'une espèce moins compétitive : un modèle théorique de la compétition entre plantes voisines

Résumé

Recent changes in forestry practices raise new scientific issues concerning the dynamics of mixed forests, and especially the coexistence of different species. The spatial structure of such forest stands is known to play a key role in their dynamics, but classical forest models are not adapted to study this phenomenon. Foresters have therefore begun to build distance-dependent individual-based forest models. As far as theoretical models are concerned, the relation between competition and the coexistence of various plant species in a mixed community has been studied extensively in theoretical ecology, but few of the corresponding models explicitly take the spatial structure of the community into account. The aim of this paper is to present a simple individual-based mechanistic model of neighbourhood competition that allows to study the relation between the spatial structure of mixed stands and the survival of an inferior competitor. We have build this model as an extension of former theoretical models of competition for a soil resource, by adding explicit spatial interactions. We have studied it both analytically and through simulations, using generalised Gibbs processes to simulate stands of various spatial structures. At the individual scale, we have obtained an explicit relation between the survival of a tree, the specific composition of its neighbourhood, and soil fertility. At the stand scale, we have linked the number of surviving trees to the spatial structure, and shown how interspecific repulsion and aggregated patterns improve the survival of inferior competitors. We have also illustrated how the competition process modifies the spatial structure of the stand. Such a neighbourhood competition model is thus a useful tool to study the relation between the spatial structure of a community and its dynamics.
L'objectif de cet article est de présenter un modèle simple, mécaniste, individus-centré, de la compétition entre plantes voisines, qui permet d'étudier la relation entre la structure spatiale d'un peuplement mélangé et la survie d'une espèce moins compétitive. Nous avons construit ce modèle à partir de modèles théoriques de compétition pour les ressources du sol, en ajoutant la prise en compte explicite des interactions spatiales. Nous avons étudié ce modèle à la fois analytiquement et par simulation, en utilisant des processus de Gibbs généralisés pour simuler des peuplements de structure spatiale variée. A l'échelle de l'individu, nous avons obtenu une relation explicite entre la survie d'un arbre, la composition spécifique de son voisinage, et la fertilité du sol. A l'échelle du peuplement, nous avons pu relier le nombre de survivants à la structure spatiale, et montrer comment les structures de répulsion interspécifique et la présence d'agrégats améliorait la survie d'une espèce moins compétitive. Nous avons également illustré comment le processus de compétition modifie la structure spatiale du peuplement. Un tel modèle de compétition entre plantes voisines est donc un outil utile pour étudier la relation entre la structure spatiale d'une communauté et sa dynamique.

Dates et versions

hal-02581259 , version 1 (14-05-2020)

Identifiants

Citer

F. Goreaud, Michel Loreau, Claude Millier. Spatial structure and the survival of an inferior competitor: a theoretical model of neighbourhood competition in plants. Ecological Modelling, 2002, 158, pp.1-19. ⟨10.1016/S0304-3800(02)00058-3⟩. ⟨hal-02581259⟩
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