Écologie (S2) Enseignant responsable : David Claessen Centre d'enseignement de de recherches sur l'environnement et la société (CERESERTI) et InsAtut de Biologie de l’ENS (IBENS) École normale supérieure, 24 rue Lhomond, 75005 Paris
Écologie (S2)
Enseignant responsable : David Claessen
Centre d'enseignement de de recherches sur l'environnement et la société (CERES-‐ERTI) et InsAtut de Biologie de l’ENS (IBENS)
École normale supérieure, 24 rue Lhomond, 75005 Paris
ObjecAf du cours
• Concepts et idées fondamentaux – de l'écologie générale, – allant de l'écologie évoluAve à l'écologie foncAonnelle
• Les processus écologiques – examinés aux différentes échelles, – de l'individu dans son environnement aux écosystèmes enAers
Forme d’enseignement • Cours magistraux, • Analyse d’arAcles scienAfiques, • Exercices en modélisaAon
• Textbooks: – Robert Barbault, (2008)
Écologie générale : Structure et fonc2onnement de la biosphère. Sciences Sup, Dunod. -‐ 6ème ediAon
– Begon, M., Townsend, C. R. and Harper, J. L. (2005) Ecology – From Individuals to Ecosystems (4th ediAon). Blackwell ScienAfic PublicaAons, Oxford.
Planning IntroducAons des concepts :
Ecologie, environnement, écosystème, populaAon, individu, évoluAon, biodiversité, fitness ; la méthode scienAfique en écologie
Organismes dans leur environnement : Niche ; condiAons ; ressources ; life histories ; compéAAon intra-‐spécifique ; dynamique de populaAons I (régulaAon)
InteracAons entre espèces : InteracAons : compéAAon inter-‐spécifique, prédaAon, mutualisme, parasiAsme ; dynamique de populaAons II (fluctuaAons, bistabilité) réseaux trophiques : producteurs, consommateurs, detriAvores, decomposeurs ; cascades trophiques
Communautés, écosystèmes : L'environnement physique et chimique ; structure spaAale et temporelle ; diversité, stabilité, producAvité, résilience ; flux d'énergie et cycle des nutriments
PrésentaAon de méthodes pour l'écologie : ExpérimentaAon en écologie ; modélisaAon ; staAsAques ; capture-‐marquage-‐recapture ; méthodes moléculaires
Ecologie et évoluAon : Le concept de fitness (II) ; adaptaAon ; Darwinisme ; modélisaAon de l'évoluAon
Ecologie comme une science de la nature
• Ecologie = – L’étude des relaAons des organismes avec leur environnement
– L’étude des interacAons qui déterminent la distribuAon et l’abondance des organismes
– L’étude des écosystèmes • De la physiologie à la biogéographie • Histoire naturelle, théorie des systèmes, théorie de l’évoluAon
L’écologie touche à l’homme et au social Structure épistémologique
Les grands types de
mécanismes ou
phénomènes
Deux grands axes
Ecologie de populaAons
• Animales, plantes, microbienne… • Dynamique • Vital rates – ReproducAon, survie, croissance, … – « processus biodémographiques »
Ecologie d’écosystèmes
• Objets: écosystèmes, paysages • Pas 100% biologiques • Cycle de la maAère, flux d’énergie • Processus de décomposiAon, producAon, transferts, recyclage
• Cycles biogeochimiques
Science appliqué
• Problèmes liés à la sauvegarde, l’aménagement ou l’exploitaAon des écosystèmes
• Ressources renouvelables de la biosphère
Ecologie : Quel type de quesAons?
Quoi?
« Comment? » • Physiologie, biologie
cellulaire, moleculaire: • Causes immédiates • Analyse de processus
Quoi? Comment? Pourquoi?
« Pourquoi? » • Facteurs historiques
et évoluAfs • Causes ulAmes
• Causes immédiates: écologie d’écosystèmes (« comment? ») • Causes ulAmes: écologie évoluAve (« pourquoi? »)
La noAon 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…
Systèmes écologiques évoluent…
• Les systèmes peuvent changer, transformer, disparaître : sujet de ce cours
• EvoluAon darwinien • Les populaAons évoluent – Dynamique de l’effecAf, démographie – Dynamique généAque, adaptaAon, sélecAon naturelle à « Evolu>on »
Equilibre de la biosphère • L’espèce humaine, impacte planétaire
– Agriculture, sylviculture, pêche, chasse, élevage, urbanisaAon • « gérer la Terre », climat, biodiversité, polluAons, etc • Deux grandes types de processus:
• Dynamique des écosystèmes (biosphère) étroitement liée à la dynamique des espèces à biologie de la conservaAon
Equilibre de la biosphère (2) • Dynamique des écosystèmes (biosphère) étroitement liée à la
dynamique des espèces à biologie de la conservaAon • 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
ProblémaAque interdisciplinaire • Problèmes d’environnement
– Changement climaAques, polluAon, 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