Écologie (S2) CERES-ERTI Environnement et Société Enseignant responsable : David Claessen

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1 CERES-ERTI Environnement et Société Centre d'enseignement et de Recherche sur l'environnement et la Société Environmental Research and Teaching Institute Écologie (S2) Enseignant responsable : David Claessen Centre d'enseignement de de recherches sur l'environnement et la société (CERES- ERTI) et InsDtut de Biologie de l ENS (IBENS) École normale supérieure, 24 rue Lhomond, Paris 26 janvier 2015

2 CERES-ERTI Environnement et Société Centre d'enseignement et de Recherche sur l'environnement et la Société Environmental Research and Teaching Institute Qu'est- ce que l'écologie?

3 CERES-ERTI Environnement et Société Centre d'enseignement et de Recherche sur l'environnement et la Société Environmental Research and Teaching Institute Qu'est- ce que l'écologie? Donner une ou plusieurs définidons

4 ObjecDf du cours Concepts et idées fondamentaux de l'écologie générale, allant de l'écologie évoludve à l'écologie foncdonnelle Les processus écologiques examinés aux différentes échelles, de l'individu dans son environnement aux écosystèmes enders

5 Time and space scales of the boreal forest and their reladonship to some of the processes that structure the forest. These processes include insect outbreaks, fire, atmospheric processes, and the rapid carbon dioxide increase in modern Dmes. Contagious mesoscale disturbance processes provide a linkage between macroscale atmospheric processes and microscale landscape processes. Scales at which deer mouse, beaver, and moose choose food items, occupy a home range, and disperse to locate suitable home ranges vary with their body size.

6 Forme d enseignement Cours magistraux, Analyse d ardcles sciendfiques, Exercices en modélisadon Textbooks: Robert Barbault, (2008) Écologie générale : Structure et fonc2onnement de la biosphère. Sciences Sup, Dunod. - 6ème edidon Begon, M., Townsend, C. R. and Harper, J. L. (2005) Ecology From Individuals to Ecosystems (4th edidon). Blackwell ScienDfic PublicaDons, Oxford.

7 Planning IntroducDons des concepts : Ecologie, environnement, écosystème, populadon, individu, évoludon, biodiversité, fitness ; la méthode sciendfique en écologie Organismes dans leur environnement : Niche ; condidons ; ressources ; life histories ; compéddon intra- spécifique ; dynamique de populadons I (réguladon) InteracDons entre espèces : InteracDons : compéddon inter- spécifique, prédadon, mutualisme, parasidsme ; dynamique de populadons II (fluctuadons, bistabilité) réseaux trophiques : producteurs, consommateurs, detridvores, decomposeurs ; cascades trophiques Communautés, écosystèmes : L'environnement physique et chimique ; structure spadale et temporelle ; diversité, stabilité, producdvité, résilience ; flux d'énergie et cycle des nutriments PrésentaDon de méthodes pour l'écologie : ExpérimentaDon en écologie ; modélisadon ; stadsdques ; capture- marquage- recapture ; méthodes moléculaires Ecologie et évoludon : Le concept de fitness (II) ; adaptadon ; Darwinisme ; modélisadon de l'évoludon

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9 Ecologie comme une science de la nature Ecologie = L étude des reladons des organismes avec leur environnement L étude des interacdons qui déterminent la distribudon et l abondance des organismes L étude des écosystèmes De la physiologie à la biogéographie Histoire naturelle, théorie des systèmes, théorie de l évoludon

10 InteracDons : réseau trophique

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13 Un peu d épistémologie

14 L écologie touche à l homme et au social Structure épistémologique Deux grands axes Les grands types de mécanismes ou phénomènes

15 Ecologie de populadons Animales, plantes, microbienne Dynamique Vital rates ReproducDon, survie, croissance, «processus biodémographiques»

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17 Ecologie d écosystèmes Objets: écosystèmes, paysages Pas 100% biologiques Cycle de la madère, flux d énergie Processus de décomposidon, producdon, transferts, recyclage Cycles biogeochimiques

18 Science appliqué Problèmes liés à la sauvegarde, l aménagement ou l exploitadon des écosystèmes Ressources renouvelables de la biosphère

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20 Ecologie : Quel type de quesdons? Quoi? Comment? Pourquoi? Quoi? «Comment?» Physiologie, biologie cellulaire, moleculaire: Causes immédiates Analyse de processus

21 «Pourquoi?» Facteurs historiques et évoludfs Causes uldmes Causes immédiates: écologie d écosystèmes («comment?») Causes uldmes: écologie évoludve («pourquoi?»)

22 La nodon de système Objet immédiatement donné: individu Sens donné par le système de rela>ons qui les lient L unité fondamentale des systèmes écologiques: la popula>on : «l ensemble des individus de meme espèce coexistent dans le milieu considéré» Exemples

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24 Systèmes écologiques évoluent Les systèmes peuvent changer, transformer, disparaître : sujet de ce cours EvoluDon darwinien Les populadons évoluent Dynamique de l effecdf, démographie Dynamique génédque, adaptadon, sélecdon naturelle à «Evolu>on»

25 Equilibre de la biosphère L espèce humaine, impacte planétaire Agriculture, sylviculture, pêche, chasse, élevage, urbanisadon «gérer la Terre», climat, biodiversité, polludons, etc Deux grandes types de processus: Dynamique des écosystèmes (biosphère) étroitement liée à la dynamique des espèces à biologie de la conservadon

26 Equilibre de la biosphère (2) Dynamique des écosystèmes (biosphère) étroitement liée à la dynamique des espèces à biologie de la conservadon Processus élémentaires assez bien connus Problème est de comprendre leur effet dans le monde réel : à l échelle de l écosystème, biosphère Des systèmes hétérogène, variable de l espace et le temps Microsite Parcelle écosystème biosphère Processus opérant sur des échelles de temps et espace très variables Défi : développer des approches intégrées qui permerent de modéliser la dynamique d ensemble avec un bon degré de prévisibilité

27 ProblémaDque interdisciplinaire Problèmes d environnement Changement climadques, polludon, érosion de la biodiversité Problèmes de société L écologie est une des sciences de l environnement L écologie moderne a «oublié» l espèce humain L écologie des écosystèmes et paysages n est pas une spécialité de la biologie: couvre tous les sciences de la nature et touche aux sciences de la société