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Septembre 2008MF GODART – IGEAT/ULB
Ecologie
Structure, Fonctionnement, Évolution etBiodiversité
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La vieille fille anglaise et la marine royale
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La vieille fille anglaise et la marine royale
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IntroductionLa base du système illustré est le trèfle…
Comment le trèfle pousse-t-il? notion de photosynthèse transforme l’air
(CO2)
et l’eau en sucre et oxygène, grâce àl’énergie solaire c’est un producteur
Les plantes captent l’énergie solaire pour en
faire de la matière vivante (MO) et de l’énergieutilisable par les autres êtres vivants
6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 Photosynthèse = réaction fondamentale pour la vie sur terre
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Introduction
La vache se nourrit du trèfle c’est un consommateur primaire
L’homme à son tour mange la vache c’est un consommateur secondaire
Notion de chaîne alimentaire
Les molécules de la vie sont comme les briques d’un jeu de construction –
mais elles sont recyclables! cycle de la MO – cycle du Carbone
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Introduction
CO2
Plantes vertes photosynthèse sucre +
Herbivore transformation +
Carnivore transformation +
Respiration – non consommé
Respiration – déchets – non consommé
Respiration – déchets – non consommé
décomposeurssol Matière inorganique
atmosphère
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Introduction
Notion de pyramide écologique (ici, productivité)
autre manière d’illustrer les relations entre êtres vivants
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Introduction
Cas particulier de l’homme (mais valable pour tousanimaux)
Quels sont ses besoins?
respirer capturer O2 (fourniture d’énergie)boire absorber H20 (fonctionnement des cellules)
manger absorber MO (construction – énergie)
s’abriter économie d’énergie - protection
se déplacer recherche de nourriture et boisson - fuite
[se reproduire] assurer la pérennité de l’espèce
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Introduction
Tous les êtres vivants dépendent, pour vivre, des facteursde l’environnement (ou facteurs écologiques) lesécosystèmes sont également dépendant de cesfacteurs, mais de manière très complexe…
Plante : facteurs influençant la photosynthèse +disponibilité dans le sol en éléments minéraux (pour autres molécules que sucres) ensoleillement, eau, T°,vent, composition du sol,…(facteurs abiotiques)
Animaux : tous facteurs du milieu (abiotiques) pour plantes et animaux : il faut ajouter les facteursbiotiques (relations entre espèces; positives etnégatives)
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Introduction
Le terme « écologie » a été créé par Heackelen 1866 pour désigner la science de l’habitat
Étude des êtres vivants dans leur habitatnaturel
Actuellement : étude des interactions entre
les organismes vivants et le milieu où ils
vivent, et des organismes vivants entre eux,dans des conditions naturelles ou modifiées
par l’Homme (milieux anthropisés)
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Introduction
Ecologie : constituée en disciplinescientifique au cours du 19e siècle
Attention ! ne pas confondre avecmouvement politique Attention ! Écologie ≠ simple synthèse
globalisante des données fournies par d’autres sciences…
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Introduction
Barbault, 2000
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Introduction
Discipline scientifique à part entière proprelogique, unité conceptuelle et démarche
Étudie le monde vivant à ses différents
degrés d’organisation : individu biosphère Met en évidence les relations que les êtres
vivants (« Homme » compris) entretiennent
entre eux et avec leur milieu de vie tented’interpréter les structures et modes defonctionnement du monde naturel
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Introduction
Branche du savoir qui a d’abord concerné les espèces autécologie
(expliquer la répartition des espèces en fonction du milieu)
Il a ensuite fallu introduire les relations entre lesespèces (écologie des ensembles d’espèces) synécologie
Organismes, ensembles d’espèces modifient leur
milieu, suscitant de nouvelles interactions(aboutissant à un système d’interactions) ce systèmeest appelé écosystème
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Introduction
Discipline qui peut contribuer à jeter lesbases d’une véritable politique del’environnement et aider à résoudre certains
problèmes Seule, elle ne peut pas aborder et résoudre
tous les problèmes
On peut considérer que c’est la « partbiologique » des sciences de l’environnement
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Introduction
Barbault, 2000
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Introduction
Écologie = science appliquée
Développe et met en œuvre lesconnaissances théoriques et pratiques qui
servent de base à la résolution de la plupartdes problèmes auxquels est confrontée laplanète
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Introduction - historique
On peut faire remonter les prémices del’écologie* au début du 19e siècle avec lestravaux du géographes Alexander von
Humboldt, qui crée « la géographie desplantes » (1805)
Le botaniste allemand Grisebach étend ces
concepts à la « formationphytogéographique » qui conduit directementà l’écologie végétale (1838)
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Introduction - historique
Le terme « écologie » est proposé en 1866par le biologiste allemand Ernst Haeckel
En 1879, Möbius parle de « communautés
vivantes » Le botaniste Flahaut définit à son tour le
concept « d’association végétale » en 1901( phytosociolgie)
La recherche en écologie démarrevéritablement vers 1910 (travaux desaméricains Mc Millan, Clements, …)
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Introduction - historique
1913 : Braun-Blanquet initie l’école dephytosociologie (zuricho-montpellierenne) –fondation de la Société britannique d’écologie
1920 : émergence de l’écologie humaine Vernadsky par le de « biosphère » (1926) Tansley invente le mot « écosystème »
(1935) Troll crée l’expression « écologie du
paysage » (1939)
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Introduction - historique
« le lac » de Tansley (1941)
notion de réseau trophique
« fundamentals of ecology » des frères Odum(1953)
1967 : en France, naufrage du Torrey Cañon
le grand public découvre les problèmes
d’environnement
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Introduction - historique
Première grande conférence internationale sur la dégradation de l’environnement du globe(Stockholm, 1972)
1976 : l’écologie reçoit le statut officiel desciences (création d’une « section d’écologie »au CNRS)
Publication de « la synthèse écologique » par P. Duvigneaud - 1980
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Introduction - historique
1992 : Sommet de la Terre à Rio
conférence des Nations-Unies qui repose
sur la notion de Développement Durable
Conférence de Berlin sur les changementsclimatiques et l’effet de serre débouchesur le protocole de Kyoto
Imperceptiblement, on a glissé de lascience « naturaliste » à une imbrication forte
entre science et société…
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Introduction – concepts de base
La notion de système écologique
L’objet le plus facile à observer = individu
Mais, pour un écologue ces individus n’ont desens que s’ils sont observés au travers d’unsystème de relations qui les lient entre eux et
à leur environnement physico-chimique
***
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Introduction – concepts de base
Barbault, 2000
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Introduction – concepts de base
L’unité fondamentale du système écologiqueest la population
La délimitation du système dépend de
l’objectif d’étude… … par exemple, pour étudier la dynamique
d’une population particulière, il faut définir le
système à étudier au travers du réseau derelations que la population présente avec lesautres composantes de son environnement
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Introduction – concepts de base
Grosse difficulté : l’écologiste est rarement enprésence de phénomène simples (une cause= un effet)
La dynamique des systèmes écologiques meten jeu de multiples relations besoin d’uneapproche systémique et de modélisation
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Introduction – concepts de base
La dynamique des systèmes écologiques etl’évolution
Systèmes écologiques évoluent au cours du
temps (changement, transformation,apparition disparition)! Garder à l’esprit la dimension évolutionniste ! Populations ≠ entités figées…sont soumises
à des pressions sélectives et donc àl’évolution ( variabilité génétique despopulations naturelles)
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Introduction – concepts de base
La dynamique des écosystèmes et l’équilibrede la biosphère
Une espèce parmi toutes les autres occupe
une position très particulière…l’Homme!Sa remarquable adaptabilité a favorisé son
développement rapide et son expansion
Effets majeurs sur son environnement nécessité de gérer la planète pour maintenir
ou restaurer les grands équilibres menacés
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Fischesser & Dupuis-Tate, 1996
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Introduction – concepts de base
Cette gestion est le défi majeur du 21e siècle (car changements de plus en plus rapides)
Pour comprendre la dynamique en cours
prendre en compte deux types de processus : Processus biodémographiques (fluctuations au
sein des populations);
Processus biogéochimiques (cycles deséléments chimiques - carbone, azote – et fluxd’énergie
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Introduction – concepts de base
lien entre dynamique des écosystèmes etdynamique des espèces biologie de la conservation (analyse de la
biodiversité au travers de la richesse spécifiqueet de la variabilité génétique)Question : comprendre comment les processus
en jeu opèrent à l’échelle de systèmes
écologiques complexes* est un défi d’ampleur puisqu’il s’agit de développer des approchesintégrées qui permettent une modélisation fiable
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Introduction – concepts de base
Écologie, environnement et sociétéle rapide survol qui vient d’être fait montre une
évolution importante (déjà présente dans l’historique) :
passage de la biologie à un universinterdisciplinaire qui fait appel à desconnaissances du champ de la chimie, de lagéologie, du climat … et sur l’Homme
espèce envahissante la plus efficace! a imprimé sa marque sur l’ensemble de la
biosphère
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Fischesser & Dupuis-Tate, 1996
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Introduction – concepts de base
Une des critiques faite à l’écologie scientifiqueest d’avoir « oublié » l’être humain
De fait, par soucis de rigueur, le champ
d’analyse a été restreint sur les plans spatial ettemporel… l’intégration des problèmesd’environnement que l’on connaît actuellementà la compréhension du fonctionnement des
écosystèmes nécessite un changementprofond de cadre : on passe à la prise encompte de problèmes de sociétés
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Introduction – concepts de base
Si dans sa phase moderne, l’écologie a oubliél’homme, cela lui a peut-être permisd’acquérir une meilleure reconnaissance en
tant que discipline scientifique…Pour aborder les problèmes d’environnement, ilest intéressant d’avoir un ancrage dans lessciences de la nature, mais important
d’établir des échanges avec d’autresspécialités (côté sciences de l’homme etsciences de la terre)
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Introduction – concepts de base
Dès que l’écologie s’intéresse à des systèmescomplexes (dynamique des écosystèmes etdes paysages), elle couvre l’ensemble des
sciences de la nature et touche aux sciencesde la société
statut difficile à vivre pour l’écologue, car
forte pression pour résoudre d’urgence lesproblèmes d’environnement
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Introduction – concepts de base
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Introduction – concepts de base
Or, on ne peut qu’étudier et tenter decomprendre les phénomènes à l’œuvre
Pour cela, il faut du temps (certains
phénomènes s’inscrivent dans la durée) etdes moyens
Pour proposer des actions, il faut peut-être
aussi préciser les objectifs politiques visés,poser les enjeux de sociétés sous-jacents…
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Introduction – concepts de base
L ’écologue se retrouve coincé entre les limitesde son savoir et l’urgence des décisions
On peut résumer le problème par la phrase qui
suit d’une certaine façon, l’artificialisation de la
Nature par les techniques a produit une
Technonature dont la société doit désormaisassure la maintenance, et c’est là une situation
nouvelle (Roqueplo, 1993, 1997)
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MF GODART – IGEAT/ULB
Au fait…
Maintenant que le décor est planté, il ne resteplus qu’à se plonger dans la matière…
… en commençant par un petit rappel del’évolution de la vie sur terre, puis par lesdifférents niveaux d’intégration pour aller jusqu’aux pistes de solutions qui s’offrent auxspécialistes de l’environnement
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Cours écologie
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références
Fischesser, B. et Dupuis-Tate, MF. ; 1996; « leguide illustré de l’écologie » éditions de LaMartinière
Barbault, R.; 2000; « écologie générale –structure et fonctionnement de labiosphère », 5e édition, Dunod, Paris.
Frontier, S., Pichod-Viale, D., Leprêtre, A.,
Davoult, D. et Luczak, C.; 2008;« Écosytèmes. Structure, Fonctionnement,Évolution ». 4e édition, Dunod, Paris.