M2 Ecologie de la conservation, Ingenierie écologique : recherche et expertise

Principaux enseignements

1. Introduction sur l’importance de « la démarche scientifique » dans les métiers de l’environnement (bureau d’étude, gestionnaire d’espace…etc.
2. Méthode d’échantillonnage.
3. Rappel sur les principaux tests statistiques, les intervalles de confiance…
4. Corrélation, régression
5. Modèle linéaire
6. Analyses multivariées
7. Principe des méthodes de capture-recapture, application pour estimation taille de population et communauté

Pourquoi des statistiques pour les écologues ?

L’analyse des données est une compétence qui fait relativement défaut au sein du monde professionnel de l’environnement. Or dans le contexte juridique à venir, la responsabilité des bureaux d’études vis-à-vis de leurs études d’impact se verra vraisemblablement de plus en plus engagée. Les gestionnaires d’espaces tels que les collectivités territoriales seront de plus en plus amenés à justifier leur choix d’acquisition de terrains. L’évaluation des plan de gestion, des Plans nationaux d’Actions, des programmes européens se feront de plus en plus sur des critères quantitatifs. Les collectivités sont amenées à rédiger les cahiers des charges pour leurs études (états initiaux, mesures de gestion…) et évaluer l’adéquation entre le rendu et ce cahier des charges. Les futurs professionnels de l’environnement engagés dans ces structures devront donc développer des approches scientifiques, c'est-à-dire qui garantissent la reproductibilité des résultats, et non plus seulement une approche centrée uniquement « sur dire d’expert ».

Principe de cette UE

La garantie de l’appropriation des outils et des méthodes statistiques par les étudiants passe tout d’abord par une maîtrise des jeux de données concrets. L’objectif est d’atteindre un juste équilibre entre base théorique solide et approche « guide méthodologique de type recette de cuisine »

Les pré-requis sont les statistiques inférentielles de base : estimation, intervalle de confiance, test, régression linéaire simple, analyse de la variance à 1 facteur, analyse en composante principale et maîtrise des bases du logiciel R. Ces pré-requis sont enseignés dans le module DYST.

Il s’agit d'approfondir les notions du module de remise à niveau de statistique. On insistera systématiquement sur la dimension de modélisation, i.e. sur la transcription mathématique de questions biologiques. L’objectif est de fournir aux étudiants une formation solide sur le modèle linéaire ainsi que des bases suffisantes pour appréhender des modèles plus complexes.

Contenu :

Cet enseignement est principalement concentré autour du modèle linéaire et de ses généralisations à des données non gaussiennes ou non indépendantes :

• Modèle linéaire gaussien (régression multiple, analyse de la variance à plusieurs facteurs, analyse de la covariance : 18h),
• Modèle linéaire généralisé (régression logistique, modèle logit et probit, régression poissonnienne : 9h),
• Modèle linéaire mixte (décomposition de la variance, notion d’effet aléatoire, mesures répétées : 9h).

Cet axe principal sera complété par des enseignements sur

• Courbes de croissance 
• Classification

Modalités :

Les enseignements se répartissent sur 2 semaines découpées en séances de 3h. Les TD en salle informatique représentent approximativement 50% du volume total. Les étudiants sont divisés en deux groupes dont les programmes sont sensiblement les mêmes, la différence principale portant sur le niveau de familiarité avec l’utilisation de l’algèbre linéaire (écriture matricielle des modèles).

Aucun pré-requis pour cette UE. Les principales notions sont définies et abordées en cours.

Cours 1 : La conservation ex-situ - notion générales
Cours 2 : la conservation ex-situ des animaux et l'exemple des parcs zoologiques
Cours 3 : La conservation ex-situ des végétaux
Cours 4 : La CITES
TP : gestion des populations ex-situ (initiaition aux outils ZIMS, PMX...)
Visites de sites : Ménagerie du Jardin des Plantes, Graineterie

Comprendre les principes scientifiques et les objectifs de la conservation ex situ.

Maîtriser les bases de la gestion démographique et génétique des populations.

Identifier et appliquer les cadres réglementaires, institutionnels et éthiques associés.

Relier les actions ex situ aux stratégies globales de conservation.

Cours, TP et Visites répartis sur une semaine de cours (lieu : jardin des Plantes)

Thèmes abordés :

• Restauration en écologie, buts, critères de succès.
• Réintroduction et renforcements de populations animales et végétales (préparation, suivi)
• Fondation des petites populations (aspects démographiques et génétiques)
• Restauration des sols 
• Restauration des écosystèmes (structure et fonctionnement)
• Réensauvagement-"Rewilding"
• Exemples d’application

Si de nombreux travaux en conservation de la biodiversité s’intéressent aux processus de déclin et aux moyens de les enrayer, on voit émerger depuis trois décennies des travaux développés spécifiquement dans un contexte d’écologie de la restauration. Ils concernent différents niveaux d’intégration : population, métapopulation, communautés, écosystèmes. Ces travaux souvent empiriques par le passé s’appuient de plus en plus sur les connaissances les plus récentes en biologie des populations ou dans le fonctionnement des écosystèmes. Cette UE est ainsi destinée aussi bien aux étudiants motivés par des parcours ‘recherche’ que des parcours ‘professionnel’ qu’ils soient intéressés directement par les thèmes de la conservation, ou de l’ingénierie écologique, ou souhaitant acquérir une culture générale dans ce domaine.

• Appréhender, maîtriser, les protocoles couramment mis en œuvre pour les suivis de populations (marquages individuels, mesure d’abondance), les suivis de communautés déclinés sur une grande variété de taxons.
• Evaluer les contraintes et biais inhérents à ces protocoles et la nature des données produites (en vue de leur analyse).
• Permettre aux étudiants de concevoir et mettre en place des protocoles et des plans d’échantillonnage permettant de répondre aux questions posées (étape indispensable à l’analyse des données).  
• Développer leur regard critique et leur rigueur scientifique lors de l’interprétation des résultats d’études, de suivis, d’inventaires.

Démarche expérimentale (par rapport à des applications concrètes sur le terrain, rencontrées par les professionnels de l’environnement (études d\'impact, suivis).

Connaissances des différentes méthodes d’échantillonnages selon les groupes taxonomiques ciblés et biais potentiels à éviter (vertébrés, invertébrés, plantes) 

Réalisation et évaluation de plans d’échantillonnage et protocoles adaptés à une question posée (différents groupes taxonomiques), et/ou à la mise en place de suivis de biodiversité (observatoires).

Connaissance du fonctionnement des systèmes biologiques, lecture d’articles scientifiques en anglais, capacité de synthèse.

Alternance de cours et conférences par des professionnels avec des temps dédiés à un travail en équipe sur un sujet défini par un commanditaire professionnel.

• Acquérir des connaissances spécialisées sur les bases scientifiques de l’ingénierie écologique reposant sur le triptyque « biodiversité, fonctions écologiques et services écosystémiques »
• Analyser le champ des possibles de l’ingénierie écologique dans les socio-écosystèmes

Cours et projet

• Définir l’ingénierie écologique en la distinguant du génie écologique
• Identifier et évaluer les conséquences écologiques et économiques des actions humaines sur les systèmes écologiques
• Analyser des modes d’actions afin de faire évoluer un système écologique vers un état souhaité dans un contexte de socio-écosystème
• Répondre à une commande avec un projet d’ingénierie écologique
• Gérer un projet en équipe pluridisciplinaire

Aucun

• Histoire de l'urbanisme
• Cadres, acteurs, montage et déroulement d'un projet de planification du territoire
• Approche écologique de l'urbanisme et de l'aménagement

• Acquérir les bases des techniques et arts relatifs à l’organisation et à l’aménagement des espaces urbains, fondamentale pour pouvoir aborder l’environnement urbain d’un point de vue écologique et paysager.

Cours intégrés, études de cas, visites, projet en petites équipes.

• Décrire les grandes lignes de l’histoire de l’urbanisme en France
• Décrire l’organisation de l’urbanisme règlementaire en France
• Analyser les leviers du développement durable au sein de l’Urbanisme réglementaire (La Convention Européenne du Paysage, le Plan Local d’Urbanisme Intercommunal, Le Schéma de Cohérence Territoriale, Schéma Directeur Régional, Schéma Régional de Cohérence Ecologique, Agences Régionales de la Biodiversité, Trame Verte et Bleue)
• Décrire les outils institutionnels tels que l’Approche Environnementale de l’Urbanisme et l’Autorité Environnementale du Préfet s’appuyant sur l’expertise des DREAL.
• Analyser les enjeux environnementaux et leur matérialisation dans l’espace public.
• Lire un cahier des charges (type CCTP)
• Intégrer la biodiversité dans un projet urbain dans un contexte de reconversion de territoire

Connaissance du fonctionnement des systèmes biologiques, lecture d’articles scientifiques en anglais, capacité de synthèse.

Alternance de cours et conférences par des professionnels avec des temps dédiés à un travail en équipe sur un sujet défini par un commanditaire professionnel.

• Acquérir des connaissances spécialisées sur les bases scientifiques de l’ingénierie écologique reposant sur le triptyque « biodiversité, fonctions écologiques et services écosystémiques »
• Analyser le champ des possibles de l’ingénierie écologique dans les socio-écosystèmes

Cours et projet

• Définir l’ingénierie écologique en la distinguant du génie écologique
• Identifier et évaluer les conséquences écologiques et économiques des actions humaines sur les systèmes écologiques
• Analyser des modes d’actions afin de faire évoluer un système écologique vers un état souhaité dans un contexte de socio-écosystème
• Répondre à une commande avec un projet d’ingénierie écologique
• Gérer un projet en équipe pluridisciplinaire

Parfaite maîtrise de la langue française.

Connaitre les concepts de bases de génétique des populations et comprendre leurs applications en génétique évolutive comme retracer l'histoire évolutive des populations, comprendre quel est l'impact des processus démographiques sur la structure génétique des populations, détecter la sélection et étudier les bases génétiques de l'évolution des traits d'histoire de vie.

L'UE est organisée sous forme de conférences, de cours, et de cours intégrés en salle informatique

savoir les orientations et les thématiques actuelles de la recherche en génétique évolutive, comprendre et analyser un article scientifique - savoir collaborer dans des travaux en groupe -

Quelques exemples de thèmes qui pourront être abordés:

• Gestion de la “grande pêche” en mer
• Gestion “fine” de la pêche lacustre
• Optimisation multicritère (durabilité+profitabilité) d’une pêcherie
• Optimisation de la lutte chimique contre les ravageurs des cultures
• Gestion des populations de petit et gros gibier
• Sylviculture des forêts mélangées
• Biologie des mycorhizes et utilisation en foresterie
• Plantes transgéniques et gestion de la résistance des ravageurs
• Systèmes écologiques contrôlés : chemostats, bioréacteurs
• Dynamique du plancton lacustre et lutte contre l’eutrophisation
• Gestion des espaces naturels
• Bienfaits et dangers de la lutte biologique
• Ecologie du paysage et protection des cultures

Ce module traite essentiellement de diverses formes d’intervention humaine sur le fonctionnement de populations (et, à un moindre degré, de communautés et d'écosystèmes) :

• populations exploitées (pêche, chasse)
• populations cultivées (cultures de plein champ et sous serres, forêts, bioréacteurs)
• populations invasives
• habitats préservés (parcs naturels, etc.)

La démarche générale consiste à s'appuyer sur les connaissances fondamentales en écologie des populations pour les appliquer à des cas concrets. Certains aspects relatifs à la préservation des espèces menacées pourront être ponctuellement abordés mais cette problématique ne constituera pas le thème principal de cette UE car d'autres UE proposées au cours du semestre lui sont exclusivement consacrées.

Les cours prendront la forme de conférences données par des experts, certains appartenant aux établissements cohabilitant la spécialité BEE, d'autres provenant de divers organismes de recherche et de gestion. Les étudiants seront évalués sur la base d'un examen écrit final et d’un exposé qu'ils auront à préparer par binômes sur des thèmes proposés par les encadrants. Des créneaux réservés à la préparation de ces exposés seront inclus dans l'emploi du temps.

D’une durée de 4.5 jours (environ 27 heures), la formation s’appuie sur les deux formes pédagogiques complémentaires alternant cours et travaux pratiques. Cinq interventions de type cours/conférences d’une demi journée porteront sur i) l’acquisition d’une compétence technique en modélisation bayésienne, assortie de la compréhension du principe des outils d’inférence avancée, fondés sur les méthodes de simulation stochastique; ii) la présentation des applications en matière de gestion (expertise, diagnostics, analyses de risque) des ressources naturelles. Cinq séances d’une demi-journée seront consacrées à des travaux dirigés permettant aux étudiants de mettre en pratique les acquis sur des exemples concrets (manipulation de logiciels spécifique de calcul bayésien). La présence à plein temps d’au moins deux intervenants est nécessaire pour assurer un bon encadrement de ces travaux.

Le cours introduit la modélisation hiérarchique bayésienne, en s’appuyant largement sur le contexte de l’écologie et la gestion des ressources naturelles, en particulier à partir d\'exemples halieuthiques. Mais la composante méthodologique du cours sera transposable à d’autres domaines d’application. Le cours poursuit trois objectifs : 

• Présenter les fondements mathématiques de la modélisation probabiliste hiérarchique et de l\'inférence statistique  bayésienne ;
• Montrer l’intérêt du cadre bayésien pour répondre à des questions actuelles de modélisation : i) construire des modèles en intégrant des processus biologiques complexes et de multiples sources de données ; ii) intégrer explicitement les différentes composantes de l’incertitude provenant des modèles et des données ; iii) prendre en compte les incertitudes dans les diagnostics et les prédictions et quantifier les risques associés à différents scenarii ; 
• Permettre aux étudiants d’acquérir une autonomie en mettant en pratique les acquis via le traitement d’exemples concrets. Sur des cas environnementaux, ils seront en particulier initiés au logiciel OpenBugs qui propose une implémentation commode et une mise en œuvre automatique des algorithmes Monte Carlo par Chaînes de Markov (MCMC).

Cette formation à l’intention des étudiants du M2 EBE se propose d’introduire ce cadre méthodologique actuel et de l’illustrer sur l’exemple de la modélisation de données écologiques. Elle vise ainsi à procurer une vision éco-systémique quantitative, utile dans le cadre d’une approche de précaution, et opérationnelle pour de nombreuses applications dans le domaine des ressources renouvelables.

Thèmes abordés :

• Estimations d’abondance et des paramètres démographiques, survie, reproduction, dispersion (notamment CMR)
• Outils en génétique des populations
• Dynamique et Génétique des petites populations et métapopulations
• Densité dépendance et effets Allee
• Modélisation démo génétique, modèles structurés, individus centrés,…
• Aspects spatiaux, liaison PVA-SIG, modèles de niches
• Présentation des outils logiciels

Les objectifs de cette UE sont de présenter les derniers développements théoriques et pratiques concernant l’étude de la viabilité des populations et métapopulations. Les problèmes de conservation se traduisent toujours de manière ultime par le déclin d’espèces a priori communes. Sous la pression de fluctuations de l’environnement, dues notamment à des perturbations et dégradations, ces espèces atteignent des statuts qui rendent possible l’action de processus stochastiques (démographiques, génétiques, et le cas échéant comportementaux) propres aux petites populations. La prise en compte de ces situations de déséquilibre est centrale pour enrayer ces extinctions et mettre en place des stratégies de restauration, mais aussi pour permettre une exploitation raisonnée de certaines ressources.

Quelques exemples de thèmes qui pourront être abordés :

• Enjeux et instruments de politique agro-environnementale en France et en Europe
• Les apports de l'agronomie à l'écologie et les apports de l'économie à l'écologie pour gérer la biodiversité dans les écosystèmes agricoles
• Les services écosystémiques rendus par la biodiversité aux agrosystèmes
• Approche écologique de la biodiversité et impact de l’agriculture aux échelles locale et régionale
• Hétérogénéité spatiale et dynamique de population : Modèle spatialement explicite de dynamique de population
• Concepts, méthodes et modèles en zootechnie et agronomie pour identifier et évaluer des pratiques agricoles contribuant à la conservation d’espèces et d’habitats menacés
  • Approche agronomique des enjeux environnementaux
  • Techniques de non labour
• Gestion durable de la biodiversité dans les agro-écosystèmes prairiaux
  • Impact du pâturage sur les couverts prairiaux : Mécanismes
  • Rôle du pâturage dans la gestion d’habitats pour l’avifaune
  • Projet d’exploitation et projet de conservation : quels compromis ?
• Gestion durable des ressources naturelles dans les agro-écosystèmes céréaliers
  • La fonctionnalité écologique des prairies et les déterminants agronomiques (assolement, itinéraires techniques).
  • L'effet des pratiques agricoles sur la distribution et l’abondance des ressources trophiques et des espèces patrimoniales.

Le premier objectif est de présenter les relations d’interactions multiples entre agriculture et biodiversité, sous l’angle de plusieurs disciplines (écologie, agronomie, zootechnie, sciences sociales). Le second objectif est de montrer si les pratiques et les paysages agricoles peuvent constituer des outils efficaces de conservation et de gestion de la nature. Le module fait intervenir des scientifiques et des acteurs des territoires agricoles.

Les enseignements porteront sur :

• La présentation des enjeux et des instruments de politique agro-environnementale en France et en Europe.
• Les méthodes & modèles d’évaluation des processus écologiques à différentes échelles spatiales et temporelles, avec des exemples d’étude.
• Concepts, méthodes et modèles pour l’évaluation des pratiques agro-environnementales i.e. pratiques conciliant production agricole et conservation, avec des illustrations de pratiques et d’actions en Ile-de-France.

Les cours prendront la forme de conférences données par des experts, certains appartenant aux établissements cohabilitant la spécialité EBE, d'autres provenant de divers organismes de recherche ou de gestion (total 48h cours). Les étudiants seront évalués sur la base de présentation d’articles (6h discussion articles). Des créneaux « travaux personnel » seront réservés à la préparation de ces présentations et explicitement inclus dans l'emploi du temps (6h travaux personnels).

Connaissances naturalistes de base
Fonctionnement des écosystèmes
Bases de la classification et de la taxinomie (faune et flore)

Former à l'évaluation environnementale (état des populations, des communautés, des habitats). Connaître les techniques, outils, méthodologies d'inventaires et de suivis floristiques et faunistiques, leurs avantages et limites. 

Compétences visées:

• Acquisition de techniques de collectes de données faunistiques, floristiques, habitats pour des inventaires de terrain de différents groupes taxonomiques, études et suivis faune-flore. 
• Diagnostic et évaluation environnementale. Analyse critique.

Stage de terrain,  ~ 12 personnes

Le module comporte trois parties :

• une brève présentation des milieux et des contraintes climatiques de la zone tropicale (CM: 9 h)
• une analyse approfondie des principaux processus écologiques importants dans le cadre tropical : 
  • processus écophysiologiques (rayonnement, eau, nutriments) et exploitation du milieu physique (CM 12 h) 
  • processus démographiques et structuration spatiale (CM 12 h) 
  • contributions de l\'écologie tropicale à l\'écologie théorique (CM 6 h)
• Une synthèse resituant les écosystèmes tropicaux dans le fonctionnement de la biosphère (CM 9 h)

Le but de ce module est d\'apprendre aux étudiants à raisonner sur des écosystèmes (1) où s'expriment des mécanismes écologiques différents de ceux qu'ils connaissent en milieu tempéré et (2) où des mécanismes déjà connus s\'expriment de façon extrême en raison de l\'environnement physico-chimique différent, éventuellement de façon contre intuitive. L\'enseignement s\'ancre d\'une part vers l'écologie de terrain, par une coordination de ce module avec les écoles thématiques d\écologie tropicale (ETET), et d'autre part vers l'écologie théorique, à travers l'analyse des apports de l'écologie tropicale à la théorie écologique. L'objectif ultime est de donner une compétence “ système ” aux étudiants à travers l\'analyse détaillée des écosystèmes tropicaux, valorisable aussi bien pour la recherche (analyse multifactorielle d\'un système écologique) que pour l'ingénierie écologique (analyse des moyens d\'action possibles sur un écosystème).

• Recyclage des nutriments
• Les changements d’échelle, de la bactérie à la biosphère.
• Boucle microbienne.
• Interactions biotiques dans le sol
• Les ingénieurs des écosystèmes dans les sols
• Interactions belowground-aboveground.
• Ecologie évolutive du sol.,
• Feeback sol-plante
• Gestion de la fertilité des sols, agriculture biologique
• Utilisation des sols  en environnement : ingénierie écologique

De bonnes bases en écologie des sols sont indispensable pour aborder les relations plantes – environnement et le fonctionnement global des écosystèmes. Le sol fournit aux plantes les fameux nutriments nécessaires à leur croissance, grâce à un processus de recyclage complexe. Ce service écosystémique est assuré par une multitude d'organismes allant du micromètre au mètre : la faune du sol. Le sol constitue donc un milieu très divers, riche en organismes, abritant les mécanismes fondamentaux du fonctionnement des écosystèmes terrestres, tels le recyclage de la matière organique.

Le premier but de l’UE est de donner des bases en écologie des sols : quels sont les principaux mécanismes et processus impliqués ? Quels organismes interviennent ? Quelles sont leurs interactions ? Comment peut-on utiliser ces connaissances pour répondre à des problèmes concrets comme la dépollution, l'optimisation (durable) de la croissance des plantes, la revégétalisation? Quels peuvent être les effets du réchauffement climatique sur les sols et les services écosystémiques qu'ils rendent? Ces bases sont indispensables pour les étudiants qui se spécialisent en écologie des sols au cours de leur stage de M2 ou auront, d’une manière ou d’une autre, à aborder le fonctionnement des écosystèmes ou les relations entre plantes et environnement. Elles pourront aussi servir pour la culture générale des étudiants ne se spécialisant pas en écologie des sols.

En second lieu, l’UE a pour but de montrer en quoi l’écologie des sols est un domaine pertinent et moderne de l’écologie permettant de répondre à de nombreuses questions théoriques et pouvant déboucher sur des applications.On montrera en quoi les théories générales de l’écologie des populations et des écosystèmes peuvent s’appliquer à l’écologie des sols, et en quoi l’écologie des sols peut nécessiter le développement de nouvelles théories.

Bardgett, R. 2005. The biology of soil, a community and ecosystem approach. Oxford University  Press, Oxford.

Lavelle, P., and A. Spain. 2001. Soil ecology. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.

Wardle, D. A., R. D. Bardgett, J. N. Klironomos, H. Setälä, W. H. van der Putten, and D. H. Wall. 2004. Ecological linkages between aboveground and belowground biota. Science 304:1629-1633.

Hooper, D. U., D. E. Bignell, V. K. Brown, L. Brussaard, J. M. Dangerfield, D. H. Wall, D. A. Wardle, D. C. Coleman, K. E. Giller, P. Lavelle, W. H. Van der Putten, P. C. De Ruiter, J. Rusek, W. L. Silver, J. M. Tiedje, and V. Wolters. 2000. Interactions between aboveground and belowground biodiversity in terretrial ecosystems: patterns, mechanisms, and feedbacks. BioScience 50:1049-1061.

Thèmes abordés :

• Restauration en écologie, buts, critères de succès.
• Réintroduction et renforcements de populations animales et végétales (préparation, suivi)
• Fondation des petites populations (aspects démographiques et génétiques)
• Restauration des sols 
• Restauration des écosystèmes (structure et fonctionnement)
• Réensauvagement-"Rewilding"
• Exemples d’application

Si de nombreux travaux en conservation de la biodiversité s’intéressent aux processus de déclin et aux moyens de les enrayer, on voit émerger depuis trois décennies des travaux développés spécifiquement dans un contexte d’écologie de la restauration. Ils concernent différents niveaux d’intégration : population, métapopulation, communautés, écosystèmes. Ces travaux souvent empiriques par le passé s’appuient de plus en plus sur les connaissances les plus récentes en biologie des populations ou dans le fonctionnement des écosystèmes. Cette UE est ainsi destinée aussi bien aux étudiants motivés par des parcours ‘recherche’ que des parcours ‘professionnel’ qu’ils soient intéressés directement par les thèmes de la conservation, ou de l’ingénierie écologique, ou souhaitant acquérir une culture générale dans ce domaine.

M1 en Ecologie et bases de programmation sous R

Notions abordées :

• Intro à la biogéo + aspects historiques (géologie & tectonique)
• Aire de répartition des espèces + dispersion + vicariance + mouvement
• Aire de répartition + biogéographie des changements globaux
• Biorégionalisation
• Gradient latitudinal + macro-écologie des communautés
• Evolution + diversification + patrons génétiques
• Communauté + méta-communautés + théorie neutre
• Biogéographie phylogénétique & fonctionnelle
• Les 5 facteurs de changements globaux
• Mapping
• SDM\
• Biorégion – beta
• Indices de diversité

L’UE BIME a pour objectif de présenter les principaux patrons macro-écologiques et macro-évolutifs en s’inscrivant dans le cadre des changements globaux. L’UE visera à relier les patrons aux grandes théories biogéographiques tout en familiarisant les étudiants avec différentes méthodologies utilisées en biogéographie (par exemple, indicateurs de diversité, modèles de niche, biorégionalisation). Il s’agira également de présenter les différentes sources de données disponibles ainsi que la gestion des données spatialement explicites. 

Connaissances des patrons macro-écologiques et macro-évolutifs, principaux concepts d’écologie et évolution à large échelle, analyses spatiales de la biodiversité.

L’objectif de cette unité d’enseignement est de former des étudiants en génétique des populations, génétique évolutive et écologie moléculaire dans le domaine marin. L’étude des modalités de la dispersion, des barrières entre espèces, des effets de la fragmentation de l’habitat sur la connectivité entre populations ou encore des variations des systèmes de reproduction sont au cœur de nombreuses questions abordées dans les recherches fondamentales d’écologie et d’évolution ainsi que dans des domaines plus appliqués comme la gestion des espaces naturels côtiers. Les avancées techniques de marquage moléculaire et les récents développements théoriques de la génétique des populations offrent de puissants outils pour aborder ces questions relatives à l’écologie et à la micro-évolution chez les organismes marins. Ce module présente la double originalité de développer les questions spécifiques au milieu marin et de s’intéresser à la fois aux modèles animaux et végétaux (invertébrés marins et macroalgues).

Thèmes abordés :

Concepts d’espèces et études de phylogéographie en milieu marin, diversité et structure génétique dans des réseaux de populations (flux de gènes et connectivité), modes de reproduction en milieu marin, adaptation et effets des perturbations d’origine anthropiques (exemple : pollutions, fragmentation d’habitats, invasions biologiques).

La majorité des organismes sont impliqués dans des interactions hôte-parasite. Or, ces interactions vont avoir des conséquences décisives dans l’écologie et l’évolution des organismes. L’objectif de cet enseignement est d’appréhender le fonctionnement les conséquences de ces interactions que ce soit du point de vue de l’hôte, du parasite ou de l’interaction en elle-même. Au vue des récents épisodes d’épidémie de zoonose (grippe aviaire), comprendre comment fonctionnent et comment évoluent de telles interaction demeure un enjeu important actuellement.

A travers différents cours magistraux, conférences de chercheurs spécialisées et travaux pratiques, les étudiants sortiront avec un baguage théorique et pratique solide dans ce domaine.

Thèmes abordés :

- Evolution des stratégies parasitaires - Evolution de la virulence - Course aux armements - L’hypothèse de la Reine rouge - Ecologie et évolution des stratégies anti-parasitaires - Immuno-écologie - Parasite et sélection sexuelle - Parasite de la reproduction - Epidémiologie évolutive - Evolution de la résistance - Coévolution.

Pas de prérequis formel, par exemple il n'est pas nécessaire d'avoir suivi l'UE d'écologie comportementale de M1 pour suivre cette UE de M2, mais une maîtrise des concepts de base dans le domaine esr bienvenue.

Les questions abordées peuvent varier d'une année à l'autre mais incluent généralement des interventions sur la sélection sexuelle, les sociétés animales, les déterminismes et l'évolution des comportements, les stratégies d'approvisionnements, la culture animale, etc.

Etre capable d'aborder et de discuter sur quelques thèmes clés de l'écologie comportementale, mais aussi quelques thèmes aux interfaces de l'écologie comportemenatle et d'autres disciplines, par exemple la biologie de la conservation, l'immunologie évoutive, la communication animale, etc.

L'UE inclue une série de cours / présentations, un TP, et un travail "personnel" (en petits groupes).

Ecologie des Populations, niveau Licence
Génétique des Populations, niveau Licence

Plan des enseignements :
* Présentation de la biodiversité et des menaces qui pèsent sur elle (gradients de biodiversité, grandes crises d'extinction passées et actuelles etc)
* Présentation des grands organismes nationaux et internationaux actifs en conservation et des outils utilisés (listes rouges, UICN)
* Définition mise en place des espaces protégés (parc régionaux, nationaux, réserves : objectifs, organisation, mode de gestion...)
* Introduction aux analyses de viabilité et à l'écologie de la restauration
* Stage de terrain dans un espace protégé (Forêt d'Orient ou Grands Causses) et interventions de gestionnaires de ces espaces.

Les objectifs de cette UE sont de permettre aux étudiants de mobiliser les connaissances théoriques acquises dans l'ensemble de leurs enseignements, notamment en écologie, afin de se placer dans le cadre d'applications à la conservation de la biodiversité vu aussi bien au niveau des espèces que des espaces menacés. Il s'agit ici d'une UE introductive ou la relation science – gestion sera mise en avant au travers notamment d'ateliers de terrain en espace protégé.

La première semaine est constituée de cours et TD. La deuxième semaine se déroule au sein d'espace protégés (stage de 4 jours) sous la forme d'ateliers, de visite et de conférences de gestionnaires.

Biologie de la conservation de R. PRIMACK, F. SARRAZIN et J. LECOMTE Ecologie et Biodiversité de D. COUVET & A. TEYSSEDRE-COUVET An Introduction of Conservation Biology de A. SHER et R. PRIMACK A primer of Conservation Biology de R. PRIMACK Principles of Conservation Biology de K. MEFFE et C. CAROLL.

Objectifs :
L’UE a pour objectif la formation à la recherche dans les domaines à l’interface entre écologie des communautés et écologie des écosystèmes. L’accent est mis sur les développements récents de nature théorique et expérimentale.
Thèmes abordés :
Facteurs contribuant au maintien de la diversité dans les systèmes écologiques, compétition, hétérogénéité spatiale et temporelle et coexistence des espèces
Réseaux trophiques : cascades trophiques, contrôles ascendant et descendant des réseaux, diversité fonctionnelle
Interactions indirectes dans les écosystèmes : importance des effets directs et indirects, mutualismes indirects transmis par les cycles matériels, évolution des interactions indirectes
Réseaux d’interactions non trophiques
Biodiversité, stabilité et fonctionnement des écosystèmes.

Maitrise des statistiques classiques et d'un logiciel scientifique de type Matlab ou R

Les systèmes écologiques sont des systèmes sur lesquels il est toujours très difficile d’expérimenter pour tester différentes hypothèses. Pour répondre à des questions aussi importante que : quelles sont les influences des forçages environnementaux sur la dynamique d’une population ou d’un écosystème ; quel est le rôle des oscillations climatiques à grande échelle ; le système observé a-t-il changé de régime de fonctionnement ; une grande place est donnée aux analyses rétrospectives en utilisant l’analyse des séries temporelles. Durant cet enseignement, on se propose d’explorer les méthodes classiques d’analyses des séries temporelles (méthodes corrélatives et analyse spectrale) et des méthodes plus récentes (ondelettes, phases, causalité, ...).

Chaque cours est suivi par un TD sur machine sur la thématique abordée dans le cours. Le dernier jour est consaré à la réalisation d'un projet.

Connaissances niveau master 1 en écologie notamment écologie fonctionnelle.

Cette UE a pour but la présentation détaillée de recherches actuelles menées sur les changements globaux et permet de faire le point sur les connaissances scientifiques concernant l’origine et les conséquences des changements climatiques. Elle est principalement orientée végétation et offre un spectre varié d’études dans le domaine, que ce soit en terme de cause étudiée (CO2, fertilisation azotée, climat et ozone), d’approches (expérimentation, modélisation), de techniques (mesures écophysiologiques, télédétection, discrimination isotopique, cartographie, simulations avec scénarios) et d’échelles (individus, populations, communautés, écosystèmes, région, globe).
1. Effet de serre naturel et anthropogénique, bilan radiatif, rayonnements d’origine solaire et d’origine terrestre.
2. Echanges d’énergie et de matière entre la végétation et l’atmosphère. Méthodes de mesure des flux. Bilan hydrique.
3. Bilan global du carbone et évolutions possibles des stocks et flux de carbone. Introduction au problème de l’énergie. Conséquences attendues sur l’évolution du climat.
4. Impacts sur le fonctionnement des organismes végétaux et animaux de paramètres changeants
5. Conséquences des changements globaux (augmentation du CO2, de la température, changement de précipitations) sur la végétation et la production végétale. Déplacement des aires des espèces (plantes, animaux, migrations), biodiversité
6. Reconstruction des climats anciens.

Des cours et conférences données par des enseignants chercheurs et des chercheurs sur leur domaine de recherche- Une journée de projet-discussion en groupe-Une demi ou une journée de présentation orale.

Connaissances de base en écologie.

Cours théoriques pendant la première semaine, et retours d'expérience d'experts. La deuxième semaine est consacrée à un travail pratique portant sur un gradient entre une rivière et une forêt.

Les enseignements théoriques ont pour objectif de donner une vision globale du fonctionnement des milieux aquatiques, nécessaire à l’étude et à la gestion des écosystèmes aquatiques d’eau douce (rivières, zones humides, lacs, zone de baignade, ..) en détaillant le fonctionnement des réseaux trophiques, le rôle interactions biotiques et abiotiques dans la structuration des communautés, le rôle de la matière organique à différents niveaux trophiques, le rôle des principales communautés microbiennes (ex. bactéries hétérotrophes, cyanobactéries), le rôle des communautés piscicoles, le fonctionnement des différents types de milieux d’eau douce et la réglementation de leur gestion. Les intervenants présenteront des cas concrets. L’un des fils conducteurs de ces enseignements est le transfert d’éléments nutritifs, notamment du carbone, qui est largement dépendant des flux de matière organique des niveaux trophiques supérieurs vers ceux inférieurs mais également spatialement au sein des écosystèmes entre les zones pélagiques et benthiques.
L’étude pratique est réalisée sur un gradient d'humidité entre une rivière et un milieu forestier et intègrera des données biotiques et abiotiques.  Les données acquises dans le cadre de l’UE sont analysées et interprétées afin de diagnostiquer le fonctionnement écologique ou l'état écologique du milieu étudié.

• Acquérir les connaissances théoriques et les compétences pratiques nécessaires à l'étude et à la gestion des écosystèmes d'eau douce (lacs, rivières, zones humides), dans le cadre de recherches fondamentales/appliquées ou de gestion/préservation de ces milieux
• Prendre en compte les interactions biotiques et abiotiques à même de réguler la composition et l’activité des communautés biotiques.

La première semaine est dédiée à des enseignements théoriques assurés par des intervenants variés. La seconde semaine forme à l’acquisition de compétences techniques et d’analyse et interprétation de jeux de données biotiques et abiotiques afin de pouvoir établir un diagnostic écologique

• Définir une zone humide
• Décrire le fonctionnement d’un écosystème aquatique
• Analyser et interpréter des données collectées sur le terrain
• Diagnostiquer un dysfonctionnement et proposer des actions pour la gestion d’écosystèmes aquatiques

Mondy et al. 2012 A new macroinvertebrate-based multimetric index (I2M2) to evaluate ecological quality of French wadeable streams fulfilling the WFD demands: A taxonomical and trait approach. Ecological Indicators. 18:452-467

Connaissances en statistiques et la manipulation des outils informatiques.

- Acquérir des connaissances approfondies sur le mode d’organisation, la création, la gestion et l’analyse d’une base de données à références spatiales (Systèmes d’Informations Géographiques).
- Maîtriser les méthodes et les outils d’analyse de l’information spatiale

Cours : I- Base de données sous SIG - Organisation des données cartographiques et attributaires dans un SIG. - Différents modes de représentation des données spatiales. - Corrections géométriques et géoréférencement des données cartographiques. - Création et gestion d’une base de données SIG. II- Initiation à l’Analyse spatiale - Echantillonnage des données spatiales - Statistiques de l’organisation spatiale d’une variable - Méthodes de spatialisation de données (Méthodes à base des distances pondérées, variogramme et krigeage). III - Travaux dirigés sous QGIS - Initiation aux SIG sous QGIS : création d’une base de données cartographiques relatives à l’occupation du sol (Exemple : Campus d'ORSAY) - Spatialisation de données  : création d’un modèle numérique de terrain ou d’une autre variable régionalisée. - Initiation à la programmation sous QGIS. IV.  Projet dirigé - Création d’un SIG sous QGIS pour répondre à une question écologique.

• Appréhender, maîtriser, les protocoles couramment mis en œuvre pour les suivis de populations (marquages individuels, mesure d’abondance), les suivis de communautés déclinés sur une grande variété de taxons.
• Evaluer les contraintes et biais inhérents à ces protocoles et la nature des données produites (en vue de leur analyse).
• Permettre aux étudiants de concevoir et mettre en place des protocoles et des plans d’échantillonnage permettant de répondre aux questions posées (étape indispensable à l’analyse des données).  
• Développer leur regard critique et leur rigueur scientifique lors de l’interprétation des résultats d’études, de suivis, d’inventaires.

Démarche expérimentale (par rapport à des applications concrètes sur le terrain, rencontrées par les professionnels de l’environnement (études d\'impact, suivis).

Connaissances des différentes méthodes d’échantillonnages selon les groupes taxonomiques ciblés et biais potentiels à éviter (vertébrés, invertébrés, plantes) 

Réalisation et évaluation de plans d’échantillonnage et protocoles adaptés à une question posée (différents groupes taxonomiques), et/ou à la mise en place de suivis de biodiversité (observatoires).

Semaine1 : Stage terrain à la Station marine MNHN de Concarneau. 12 personnes. Semaine 2 : MNHN-Jardin des plantes

Continuité avec UE INVH et STAD.  (UE  déjà complète en 2024-25)

• Connaissances de base en matière de biodiversité et géodiversité
• Curiosité pour le rôle des législations et des réglementations dans la mise en œuvre des objectifs environnementaux

Objectifs :

• Découvrir le fonctionnement des outils et engagements juridiques et réglementaires en matière de préservation de la biodiversité (espaces et espèces) aux niveaux national, européen et international
• Développer une réflexion sur l’interface entre droit et sciences environnementales, et en comprendre les implications pratiques en lien avec vos futures pratiques professionnelles
• Se former aux mécanismes de l’évaluation environnementale par le biais d’un exercice pratique encadré (étude d’impact)

Mots-clés :

Réglementations et outils juridiques ; aires et espaces protégés ; espèces protégées ; évaluation environnementale

Compétences visées :

• Capacité à comprendre les outils juridiques et réglementaires, à en interpréter les effets, et à en saisir les applications pratiques

Les enseignements se déroulent sur 2 semaines consécutives, découpées en séances de 3h (cours ou TD). Les TD représentent environ 50% des séances et se font pour la plupart sur ordinateur. Les séances de statistique et celles de dynamique des populations représentent un volume horaire équivalent et sont réparties sur les 2 semaines.

Cette UE est destinée aux étudiants dont la formation antérieure présente des lacunes dans les domaines considérés.  

Il s’agit  :

• d’introduire les modèles élémentaires de la dynamique des populations, de la dynamique des interactions, et de l’écologie des communautés, 
• de donner une initiation à l’analyse mathématique des systèmes dynamiques, 
• d’introduire les principes du raisonnement statistique, 
• d’expliquer l’utilisation des modèles univariés et multivariés simples.

Ecologie théorique

• Dynamique d’une population non structurée, démographie d’une population structurée
• La densité-dépendance ; l’exploitation optimale d’une population densité-dépendante
• La prédation et la compétition: modèles classiques de la dynamique de populations couplées. Notions d’analyse des systèmes dynamiques
• Structuration des communautés écologique, origine et dynamique de la biodiversité

Statistique

• Initiation à R
• Statistiques inférentielles (estimation et tests d’hypothèses) : 6h
• Régression simple, régression non-linéaire et analyse de la variance à un facteur : 9h
• Méthodes multivariées (ACP, AFC, AFD, classification) : 9h