Modelling the topology of ecological bipartite networks with statistical models for heterogeneous random graphs

par Jean-Benoist Leger

Thèse de doctorat en Frontières du vivant

Sous la direction de Jean-Jacques Daudin.

Soutenue en 2014

à Paris 7 .

  • Titre traduit

    Modélisation de la topologie des réseaux écologiques bipartites avec des modèles statistiques pour les graphes aléatoires hétérogènes


  • Résumé

    Un réseau écologique constitue une représentation de l'ensemble des interactions entre espèces dans un contexte donné. L'analyse de la structure topologique de ces réseaux permet aux écologues d'identifier et de comprendre les processus sous-jacents. La détection de sous-groupes d'espèces interagissant fortement ensemble, souvent nommés communautés o compartiments, est un des principaux moyens pour interpréter la structure sous-jacente des réseaux. Il existe de nombreuses méthodes de classification non supervisée, qui peuvent être utilisées pour analyser des réseaux écologiques. L'analyse des réseaux est actuellement un sujet de recherche en pleine expansion avec des applications dans des domaines de recherches variés. À notre connaissance, il n'existe pas de comparaison des méthodes de classification non supervisée dans le cas des réseaux écologique. Nous avons effectué une revue des méthodes disponibles de classification non supervisées des noeuds, et nous les avons comparé dans un contexte écologique. Afin d'évaluer la contribution des différents processus expliquant la structure d'un réseau, nous avons introduit de l'information extérieure au réseau. Nous avons analysé deux réseaux d'interaction arbre-champignon et arbre-insecte. Ces résultats sont préliminaires, mais la méthode semble ouvrir des perspectives intéressantes en écologie. Nous avons également étudié un réseau écologique de nature différente, un réseau de reproduction entre arbres. Nous avons utilisé ces résultats pour discuter d'un concept central en écologie, le concept d'espèce.


  • Résumé

    An ecological network is a representation of the whole set of interactions between species in a given context. Ecological scientists analyse the topological structure of such networks, in order to understand the underlying processes. The identification of sub-groups of highly-interacting species (usually called communities, or compartments) is an important stream of research. The most popular method for the search of communities in ecological networks is the modularity optimization method. However this popularity is more due to the first paper published on this topic than to a rational choice based on solid grounds. There are many other clustering methods that could be used to delimit communities in ecological networks. The analysis of complex networks is indeed a rapidly growing topic with many applications in several scientific fields. To our knowledge, no comparison of different clustering methods is available in the case of ecological networks. Here we reviewed the whole set of methods available for clustering networks and we compared them using an ecological benchmark. In order to assess the relative contribution of several processes to the network structure, we integrated exogenous information in the clustering model. We analysed two bipartite antagonistic networks with this method, a tree-fungus and tree-insect network. The results are still preliminary but the method seems to us very promising for future ecological studies. Finally we searched communities in a different kind of network, a mating network between individuals belonging to two hybridizing tree species. We used our results to discuss a concept which is central in ecology, the species concept.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (139 p.)
  • Annexes : réf. p. 88-92

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2014) 185
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