Unité d’Enseignement / Teaching Unit Applications de la modélisation à la conservation de la biodiversité marine Modelling applications in marine biodiversity conservation Lars Stemmann, [email protected] Jean-Marc Guarini, [email protected] Philippe Koubbi, [email protected] Hervé Rybarczyck, 3 semaines/3 weeks – 6 ECTS Objectifs généraux / General objectives. Un des challenges le plus important et le plus urgent en océanographie biologique est de diagnostiquer et préserver l’état quantitatif de la diversité des espèces, des fonctions et des habitats dans les écosystèmes marins. Ce challenge demande de plus en plus que les écologistes marins développent de véritables compétences en modélisation mathématique. Cette unité d’enseignement introduit les applications de la modélisation aux études de bioconservation marine. Le premier objectif est de présenter des modèles écologiques basiques et robustes, qui sont capables de tenir compte des effets des perturbations sur la dynamique des écosystèmes marins et sur la biodiversité des océans, et qui sont capable de prévoir la récupération quand ces perturbations cessent ou, la plupart du temps, quand des mesures de préservation sont mises en place. Des méthodes pour analyser les structures, les fonctions et les perturbations de systèmes complexes sont présentées de telle façon qu’elles peuvent être utilisées dans un contexte d’ingénierie écologique. Ceci implique aussi que les limites de la modélisation sont bien comprises. Les cours mettent l’accent sur la gestion des ressources renouvelable, l’épidémiologie dans les écosystèmes marins, et la dynamique évolutive (ou adaptative) des écosystèmes et des réseaux trophiques. Ils sont aussi dévolus à l’évaluation de la définition et de la gestion des aires marine protégées, et à celle de leurs effets sur la biodiversité marine. Les processus socio-économiques impliqués dans les modèles de bioconservation sont aussi présentés. Les modèles abordés au cours du module sont diverses et concernent l’application de modèles à la gestion des différents systèmes biologiques marins. Le module « Modélisation de l’Environnement Marin » ne traite pas de ces applications de gestion mais aborde les aspects de conceptualisation et de formulation mathématique nécessaire à la réalisation des modèles. One of the most important and urgent challenges in biological oceanography is to diagnose and preserve the quantitative state of diversity of species, functions and habitats in marine ecosystems. This challenge requires more and more that marine ecologists develop skills in mathematical modelling. This teaching unit introduces modelling applications to marine bioconservation studies. The first objective is to present basic and robust ecological models that are able to take into account effects of disturbances on marine ecosystems dynamics and oceans' biodiversity, and that are able to forecast recoveries when disturbances stops or mostly when conservation methods are implemented. Methods to analyse complex ecosystems structures, functions, and disturbances that modify the dynamics, are introduced in such a way that they can be used in these eco-engineering context. This means also that limits of the modelling approaches are well-understood. The courses emphasize living resources management, epidemiology in the marine ecosystems, and evolutive (or adaptative) dynamics of ecosystems and foodwebs. They are also devoted to evaluate design and dynamic managements of Marine Protected Areas, and their effects on marine biodiversity. Socioeconomic processes involved in bioconservation models are presented as well. Prérequis et savoirs acquis / Initial and final competences Pour être en mesure de suivre confortablement cette unité d’enseignement, les concepts de base en écologie marine doivent être maîtrisé, et posséder des bases en modélisation écologique est fortement recommandé. Les étudiants apprendront comment sont utilisés et comment ils peuvent apportés un regard critique sur les modèles de bases qui sont utilisés en biologie de la conservation marine. To follow this course, basics in marine ecology are required and basics in ecological modelling are strongly recommended. Students will learn how to use and criticize the basic models that can be applied for bioconservation. Mots clés / key words Bioconservation, dynamique, gestion, Aires Marines Protégées. Bioconservation, Dynamics, Management, Protected Marine Areas. Programme / Program. Heures de cours / Contact hours. Théorie / Theory: 20 H I. Introduction à la biologie de la conservation. Introduction to the bioconservation (3H) II. Des modèles de base en écologie (marine). Basic models in (marine) ecology (9H) III. Des questions de modélisation, relatives à la bioconservation marine. Some questions for modelling, regarding marine Bioconservation (8H) Pratique / Practice: 40 H I. ULM : Modèle générique de pop. / Unified Life Model II. ZEN : Dynamiques adaptatives / Adaptative Dynamics III. ECOPHATH/ECOSIM : Modélisation des flux trophic / Trophic flux model IV. ISIS-FISH : Gestion de pêcheries / Fisheries V. Modèle générique de bioaccumulation VI Modèle de pollution d’une masse d’eau Projets personnels / Personal projects. (30H - 120H) Les étudiants développeront un travail personnel dans l’une des catégories de sujets suivantes: Epidémiologie, épidémies dans les systèmes marins Pollution des écosystèmes, locale et régionale – conséquence sur la biodiversité Gestion des ressources marines – interaction exploitation-écologie Evaluation de la productivité, et cycle du carbone dans les écosystèmes exploités Réintroduction d’espèces Définition, conception et gestion des aires marines protégées Students will develop a personal project in one of the following topics: Epidemiology – epidemics in marine systems Local and regional pollution of marine ecosystems – consequences on biodiversity Marine ressources management – exploitation-ecology interactions Productivity assessment and the carbon cycle in exploited ecosystems Species re-introduction Design and management of Marine Protected Areas Examen / Examination Le travail personnel sera soutenu en présence d’un jury (50/100). The personal project will be defended in front of a jury (50/100). Un examen écrit viendra valider les connaissances théoriques et pratiques (50/100). A written exam will attest aquisition of theoretical and practical knowledge (50/100). Bibliographie élémentaire / Basic bibliography Ruth M., Lindholm J., Norse E.A., 2002 Dynamic modeling for marine conservation. Editors, Matthias Ruth, James Lindholm, Springer, New York, 449 pages. Owen-Smith N. 2007. Introduction to Modelling in Wildlife And Resource Conservation. Blackwell Publishing Ltd. 336 pages. Rodseth T., 1998. Models for Multispecies Management. Physica Verlag, 246 pages. Pour site internet Introduction à la biologie de la conservation / Modèles de base en écologie (marine) / Questions de modélisation relatives à la bioconservation marine/ Modèle générique de pop / Dynamiques adaptatives / Modélisation des flux trophic / Gestion de pêcheries / Modèle générique de bioaccumulation / Modèle de pollution d’une masse d’eau