<<< EPFL Semaine ENAC - Modèles Basés-Agents

Résumé

Ce modèle porte sur l’étude d’un insecticide répandu sur un champ parcouru par des abeilles et des pucerons. Le développement de notre simulation se déroule sur plusieurs années. La recherche se focalise sur la concentration d’insecticide optimale afin de ne pas tuer trop d’abeilles tout en éliminant assez de pucerons.

Ce modèle part sur le principe que lorsqu'une quantité maximale de poison est insérée, tous les pucerons meurent tandis que les abeilles continuent de polliniser, bien que celles-ci soient aussi affectées par le poison au bout d'un temps donné.

Nos simulations tendent à montrer qu'un épandage maximal sera plus bénéfique. Nous pourrions imaginer une procédure qui limite la quantité d'insecticide épandu dans un champ. Dès lors, le modèle serait plus pertinent pour déterminer un gain moyen optimal.

Introduction et Intérêt de la recherche

Aujourd'hui de nombreuses questions se posent quant à la pollinisation de nos champs. La demande en abeille pollinisatrice augmente bien plus rapidement que l'offre comme le démontre une récente étude sur le sujet (Agricultural Policies Exacerbate Honeybee Pollination Service Supply-Demand Mismatches Across Europe).

Les abeilles sont les actrices majeures permettant la pollinisation des fleurs. Pourtant, les insecticides, utilisés systématiquement, finissent par les rendre de plus en plus vulnérables. Ces produits chimiques sont pourtant utiles pour éradiquer les insectes. Nous avons voulu comprendre, en élaborant se modèle simple, le lien entre production, insecticide, insectes et abeilles. Notre recherche porte sur la quantité de poison optimale à épandre.

Éléments et paramètres

Éléments:

• champs (à maturité variable)
• abeilles
• insectes

La proportion abeille/insecte est supposée toujours identique avant épandage

Paramètres:

• "temps" d'une année
• quantité de poison
• reproduction intra-année des abeilles/insectes

Objectifs et hypothèses

Nous recherchons la concentration d’insecticide optimale pour ne pas tuer trop d’abeilles tout en éliminant assez de pucerons.

Notre modèle fonctionne avec des cases auxquels nous attribuons une valeur de gain. Ce gain potentiel subit l’influence des éléments mobiles que sont deux types d’agents :

• les abeilles augmentent leur valeur de gain potentiel en passant sur les champs
• les pucerons la diminue

Les agents « abeilles » sont aussi affectés par l'insecticide qui diminue leur énergie et par conséquent leur vie. Elles meurent si elles n’ont plus assez d’énergie. Une certaine proportion de pucerons meurt à chaque début d’année en fonction du taux d’insecticide. Nous pouvons modifier le taux d'insecticide à notre guise.

Dans notre modèle, nous ne traitons pas des liens entre les agents. Ainsi, la distance entre les agents n’a aucune influence particulière sur le gain moyen.

Méthodes et procédures

Le développement de notre simulation se déroule sur plusieurs années. Après chaque année, le champ conserve en mémoire une partie de son état de l'année précédente, le nombre d'abeilles et d'insectes est alors réinitialisé à un nombre prédéfini.

Nous démarrons la simulation avec l’hypothèse qu’il y a le même nombre d’abeilles et de pucerons. Les pucerons sont plus sensibles à l'insecticide.

v10

Lorsqu'une quantité maximale de poison est insérée, tous les pucerons meurent tandis que les abeilles continuent de polliniser, bien que celles-ci soient aussi affectées par le poison.

Nous avons également donné la possibilité à l'utilisateur d'ajouter manuellement une quantité de poison sur les cases qui élimine directement les pucerons, et qui contamine les abeilles.

v10 avec épandage manuel additionnel

Nous calculons le gain total au bout d'une année comme la somme de gain de chaque case. Nous simulons ici une récolte. Le gain moyen est calculé comme la moyenne des gains des cinq années précédentes.

Résultats

Nous avons premièrement pu constater qu'avec ce modèle, le gain moyen dépend surtout de la concentration d’insecticide épandue. Nos simulations tendent à montrer qu'un épandage maximal sera plus bénéfique. L'effet positif des abeilles est plus élevé que l'effet négatif des pucerons. En revanche, la progression du gain moyen n'est pas linéaire contrairement à ce que nous avions prévu. Nous avons remarqué un maxima local aux environs de 15% de concentration de poison ainsi qu'un minima local aux environs de 55%.

Discussion et conclusion

Dans le cadre d'une réflexion plus large, nous pouvons en conclure que l'ajout de 80% de pesticide présente un gain moyen similaire à l'ajout de 15% de pesticide. Il est donc préférable d'utiliser moins d'insecticide pour obtenir le même rendement. De plus, moins d'abeilles seront tuées, même si la proportion de pucerons sera légèrement plus élevée.

Nous pourrions imaginer une procédure qui limite la quantité d'insecticide. Dès lors, le modèle serait plus pertinent pour déterminer un gain moyen optimal.

Nous constatons que la perspective de recherche à travers ce modèle devient limitée. Un prochain axe de recherche envisageable serait celui d'une répartition périphérique de l’insecticide.

Les abeilles seraient modélisées à l'aide d'une ruche au centre, tandis que les pucerons apparaîtraient sur les bords du modèle. Cela pourrait modifier le gain moyen du champ.

v11

Nous observons dans ce graphique, que la répartition spatiale est plus favorable aux abeilles. En revanche ce modèle empêche les pucerons d'atteindre la ruche, le poison représente ici une barrière infranchissable. Il faudrait continuer d'agrémenter ce modèle en implémentant une résistance à l'insecticide de la part des abeilles et des pucerons. De plus, on pourrait implémenter l'impact négatif de l'insecticide sur la qualité de la pollinisation.

Pour conclure, cette recherche nous a permis de mieux comprendre la relation insecte-insecticide-abeille. Nous avons démontré que l'épandage total n'est pas toujours la solution optimale. En outre, dans une recherche de progrès durable nous avons observé qu'une quantité limité d'insecticide pouvait allier limitation de la destruction des colonies d'abeilles et gain proche (mais inférieur) de celui obtenu lors de l'épandage total.