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  

Qu'est-­‐ce  que  l'écologie  ?    

Qu'est-­‐ce  que  l'écologie  ?    

Donnes  une  ou  plusieurs  définiAons  

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  

Un  peu  d’épistémologie  

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