Écologie. Enseignant : David Claessen

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1 Cycle pluridisciplinaire d études supérieures, L2 Écologie Enseignant : David Claessen Centre de forma4on s sur l'environnement et la société (CERES) et Ins4tut de Biologie de l ENS (IBENS) École normale supérieure, 24 rue Lhomond, Paris 25 janvier 2016

2 Qu'est- ce que l'écologie?

3 Qu'est- ce que l'écologie? Donner une ou plusieurs défini4ons

4 Objec4f du cours Concepts et idées fondamentaux de l'écologie générale, allant de l'écologie évolu4ve à l'écologie fonc4onnelle Les processus écologiques examinés aux différentes échelles, de l'individu dans son environnement aux écosystèmes en4ers

5 Time and space scales of the boreal forest and their rela4onship 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 4mes. 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 ar4cles scien4fiques, Exercices en modélisa4on Textbooks: Robert Barbault, (2008) Écologie générale : Structure et fonc2onnement de la biosphère. Sciences Sup, Dunod. - 6ème edi4on Begon, M., Townsend, C. R. and Harper, J. L. (2005) Ecology From Individuals to Ecosystems (4th edi4on). Blackwell Scien4fic Publica4ons, Oxford.

7 Planning Introduc4ons des concepts : Ecologie, environnement, écosystème, popula4on, individu, évolu4on, biodiversité, fitness ; la méthode scien4fique en écologie Organismes dans leur environnement : Niche ; condi4ons ; ressources ; life histories ; compé44on intra- spécifique ; dynamique de popula4ons I (régula4on) Interac4ons entre espèces : Interac4ons : compé44on inter- spécifique, préda4on, mutualisme, parasi4sme ; dynamique de popula4ons II (fluctua4ons, bistabilité) réseaux trophiques : producteurs, consommateurs, detri4vores, decomposeurs ; cascades trophiques Communautés, écosystèmes : L'environnement physique et chimique ; structure spa4ale et temporelle ; diversité, stabilité, produc4vité, résilience ; flux d'énergie et cycle des nutriments Présenta4on de méthodes pour l'écologie : Expérimenta4on en écologie ; modélisa4on ; sta4s4ques ; capture- marquage- recapture ; méthodes moléculaires Ecologie et évolu4on : Le concept de fitness (II) ; adapta4on ; Darwinisme ; modélisa4on de l'évolu4on

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9 Ecologie comme une science de la nature Ecologie = L étude des rela4ons des organismes avec leur environnement L étude des interac4ons qui déterminent la distribu4on et l abondance des organismes L étude des écosystèmes De la physiologie à la biogéographie Histoire naturelle, théorie des systèmes, théorie de l évolu4on

10 Interac4ons : 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 popula4ons Animales, plantes, microbienne Dynamique Vital rates Reproduc4on, survie, croissance, «processus biodémographiques»

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17 Ecologie d écosystèmes Objets: écosystèmes, paysages Pas 100% biologiques Cycle de la ma4ère, flux d énergie Processus de décomposi4on, produc4on, transferts, recyclage Cycles biogeochimiques

18 Science appliqué Problèmes liés à la sauvegarde, l aménagement ou l exploita4on des écosystèmes Ressources renouvelables de la biosphère

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20 Ecologie : Quel type de ques4ons? Quoi? Comment? Pourquoi? Quoi? «Comment?» Physiologie, biologie cellulaire, moleculaire: Causes immédiates Analyse de processus

21 «Pourquoi?» Facteurs historiques et évolu4fs Causes ul4mes Causes immédiates: écologie d écosystèmes («comment?») Causes ul4mes: écologie évolu4ve («pourquoi?»)

22 La no4on de système Objet immédiatement donné: individu Sens donné par le système de 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 Evolu4on darwinien Les popula4ons évoluent Dynamique de l effec4f, démographie Dynamique géné4que, adapta4on, sélec4on naturelle à «Evolu@on»

25 Equilibre de la biosphère L espèce humaine, impacte planétaire Agriculture, sylviculture, pêche, chasse, élevage, urbanisa4on «gérer la Terre», climat, biodiversité, pollu4ons, etc Deux grandes types de processus: Dynamique des écosystèmes (biosphère) étroitement liée à la dynamique des espèces à biologie de la conserva4on

26 Equilibre de la biosphère (2) Dynamique des écosystèmes (biosphère) étroitement liée à la dynamique des espèces à biologie de la conserva4on 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 Probléma4que interdisciplinaire Problèmes d environnement Changement clima4ques, pollu4on, 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

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29 GENES SPECIES FUNCTIONS

30 La biodiversité et ses multiples fonctions Qualité de l eau Qualité de l air Cycle de l eau Régula@on clima@que Recyclage des Stabilité des sols nutriments GENES Séquestra4on du carbone Milieu géochimique ESPECES FONCTIONS Produc4on primaire Transmission des pathogènes Ma@ères premières Fer@lité des sols Pollinisa4on Interac4ons trophiques Energies fossiles Produc@vité agricole Résistance aux invasions Risque épidémique Pharmacologie

31 Ecosystem services and their global status

32 Ecosystem services and their global status

33 Combien d espèces dans le système Terre? Comment sont- elles distribuées? Dans quelles fonc@ons sont- elles impliquées? Sont- elles interchangeables? Comment leurs communautés répondent- elles aux changements de l environnement? Comment ces réponses rétrocontrôlent- elles l environnement?