1 Introduction générale 1ère partie. La biodiversité: un concept-clé A. Organisation de la biodiversité B. Les enjeux de l'écologie scientifique 1. Modifications de la composition des communautés 2. Modification des interactions entre espèces 3. Gestion des ressources naturelles vivantes 4. Modification du milieu physique: conséquences sur les communautés et les écosystèmes 5. Conversion d'écosystèmes naturels C. Mesurer la biodiversité 1. Mesurer la biodiversité à l'échelle des communautés 2. Mesurer la biodiversité à l'échelle de l'espèce a. La diversité entre individus et entre populations b. Les causes de la variation génétique c. Les différentes stratégies adaptatives d. L'intérêt de l'étude de la biodiversité au niveau des populations D. Biodiversité et développement durable 2ème partie. La biodiversité: un paramètre hétérogène et dynamique 3ème partie. La conservation de la biodiversité 2 Chaînes trophiques terrestres et marines... In Campbell et al. 2012 3 Un réseau trophique marin en Antarctique... In Campbell et al. 2012 4 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique Relations trophiques dans une communauté : d’énergie, pyramides de biomasse et de nombre Nombre d’individus Énergie solaire perte Biomasse (g/m²) Énergie 1,5 0,10 10 J 100 0,66 100 J 15 000 1,25 1 000 J 72 000 17,70 10 000 J 1 000 000 J 5 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique La loutre de mer en Alaska 6 changement comportement alimentaire des orques... ? chute des effectifs otaries et phoques variation stocks de poissons : lieu vs perche de mer, hareng... - réchauffement - pêche In Campbell et al. 2012 7 Espèce clé de voûte ↕ maintien de l'équilibre d'une communauté In Campbell et al. 2012 8 Introduction générale 1ère partie. La biodiversité: un concept-clé A. Organisation de la biodiversité B. Les enjeux de l'écologie scientifique 1. Modifications de la composition des communautés 2. Modification des interactions entre espèces 3. Gestion des ressources naturelles vivantes 4. Modification du milieu physique: conséquences sur les communautés et les écosystèmes 5. Conversion d'écosystèmes naturels C. Mesurer la biodiversité 1. Mesurer la biodiversité à l'échelle des communautés 2. Mesurer la biodiversité à l'échelle de l'espèce a. La diversité entre individus et entre populations b. Les causes de la variation génétique c. Les différentes stratégies adaptatives d. L'intérêt de l'étude de la biodiversité au niveau des populations D. Biodiversité et développement durable 2ème partie. La biodiversité: un paramètre hétérogène et dynamique 3ème partie. La conservation de la biodiversité 9 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique Effets de la pêche sur la productivité des écosystèmes marins Prises de cabillaud (en t) sur la côte Est de Terre Neuve (Canada), entre 1850 et 2003. 10 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique Exemple: effets de la pêche sur les stocks Le thon rouge en Méditerranée (Thunnus thynnus) 11 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique → une espèce en danger? 12 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique → modélisation: instaurer des quotas... obs° 13 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique → modélisation: instaurer des quotas... obs° quotas simul° estimation la plus pessimiste... 14 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique → modélisation: instaurer des quotas... mais c'est difficile!!! Biologie de l'espèce mal connue : migrations, ... 15 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique → modélisation: instaurer des quotas... mais c'est difficile!!! Variabilité à long terme des effectifs... 16 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique → modélisation: instaurer des quotas... mais c'est difficile!!! « Gestion » selon 2 stocks : Atl-Ouest Atl-Est + Medit. 17 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique → modélisation: instaurer des quotas... mais c'est difficile!!! Nvlles pratiques d'exploitation : embouche... 18 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique → modélisation: instaurer des quotas... mais c'est difficile!!! Pêche internationale....... 19 Introduction générale 1ère partie. La biodiversité: un concept-clé A. Organisation de la biodiversité B. Les enjeux de l'écologie scientifique 1. Modifications de la composition des communautés 2. Modification des interactions entre espèces 3. Gestion des ressources naturelles vivantes 4. Modification du milieu physique: conséquences sur les communautés et les écosystèmes 5. Conversion d'écosystèmes naturels C. Mesurer la biodiversité 1. Mesurer la biodiversité à l'échelle des communautés 2. Mesurer la biodiversité à l'échelle de l'espèce a. La diversité entre individus et entre populations b. Les causes de la variation génétique c. Les différentes stratégies adaptatives d. L'intérêt de l'étude de la biodiversité au niveau des populations D. Biodiversité et développement durable 2ème partie. La biodiversité: un paramètre hétérogène et dynamique 3ème partie. La conservation de la biodiversité 20 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique Modélisation de l'évolution de la répartition des espèces 21 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique Évolution de la biocénose en mer d'Aral 22 Évolution de la biocénose en mer d'Aral Le contexte: 1960 2000 2008 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique 23 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique Évolution de la biocénose en mer d'Aral Les pressions sur la biocénose - introductions d'espèces marines - augmentation salinité → en 1958: ~20 esp. de poissons autochtones … 2 seulement en 2008... 24 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de la biodiversité Évolution de la biocénose en mer d'Aral → Autres conséquences... - climat + sec - terres cultivables stérilisées - recul de la mer - régression des nappes phréatiques 25 Le lac d'Ourmia (Iran) NASA pictures D’après Atila Kagan - Wikimedia 26 Le lac d'Ourmia Photos : MEE/Sebastian Castelier 27 Introduction générale 1ère partie. La biodiversité: un concept-clé A. Organisation de la biodiversité B. Les enjeux de l'écologie scientifique 1. Modifications de la composition des communautés 2. Modification des interactions entre espèces 3. Gestion des ressources naturelles vivantes 4. Modification du milieu physique: conséquences sur les communautés et les écosystèmes 5. Conversion d'écosystèmes naturels C. Mesurer la biodiversité 1. Mesurer la biodiversité à l'échelle des communautés 2. Mesurer la biodiversité à l'échelle de l'espèce a. La diversité entre individus et entre populations b. Les causes de la variation génétique c. Les différentes stratégies adaptatives d. L'intérêt de l'étude de la biodiversité au niveau des populations D. Biodiversité et développement durable 2ème partie. La biodiversité: un paramètre hétérogène et dynamique 3ème partie. La conservation de la biodiversité 28 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique Mangroves de Thaïlande 60000 agriculture à petite échelle abattage limité plantation 40000 3000 2500 20000 0 mangrove intacte élevage de crevettes Valeur économique (US $ / ha) Valeur économique (US $ / ha) 80000 2000 1500 1000 500 0 -500 -1000 -1500 Forêts tropicales du Cameroun 29 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de l'écologie scientifique Tous ces enjeux sont basés en partie sur l'estimation: ? - du nombre d'espèces - de l'abondance des espèces ? - de la répartition des espèces ? 30 Introduction générale 1ère partie. La biodiversité: un concept-clé A. Organisation de la biodiversité B. Les enjeux de l'écologie scientifique 1. Modifications de la composition des communautés 2. Modification des interactions entre espèces 3. Gestion des ressources naturelles vivantes 4. Modification du milieu physique: conséquences sur les communautés et les écosystèmes 5. Conversion d'écosystèmes naturels C. Mesurer la biodiversité 1. Mesurer la biodiversité à l'échelle des communautés 2. Mesurer la biodiversité à l'échelle de l'espèce a. La diversité entre individus et entre populations b. Les causes de la variation génétique c. Les différentes stratégies adaptatives d. L'intérêt de l'étude de la biodiversité au niveau des populations D. Biodiversité et développement durable 2ème partie. La biodiversité: un paramètre hétérogène et dynamique 3ème partie. La conservation de la biodiversité 31 2 paramètres mesurés: - nombre d'espèces = richesse spécifique (S) - abondance relative des espèces (% ou fréquence) → indices de diversité 32 La biodiversité: un concept-clé C. Mesurer la biodiversité Indices de diversité d'une communauté Exemple: indice de Shannon: H '=−∑ pi log pi pi = abondance relative (ni/N) de l'espèce i dans la communauté N = nombre total d'individus ni = nombre d'individus de l'espèce i 33 La biodiversité: un concept-clé C. Mesurer la biodiversité Comparaison de la diversité à différentes échelles diversité α = 4 espèces αm = 3,5 diversité β = γ/αm = 6/3,5 = 1,71 a diversité α = 3 espèces e d b c Écosystème 1 diversité γ = 6 espèces {a, b, c, d, e, f} f b Écosystème 2 34 La biodiversité: un concept-clé C. Mesurer la biodiversité Comparaison de la diversité à différentes échelles diversité α = locale αm = locale moyenne diversité α = locale diversité β = "turnover" diversité γ = régionale Écosystème 1 Écosystème 2 35 La biodiversité: un concept-clé B. Les enjeux de la biodiversité Comparaison de la diversité à différentes échelles diversité δ = "turnover entre régions" "Région" 1 "Région" 2 36 Introduction générale 1ère partie. La biodiversité: un concept-clé A. Organisation de la biodiversité B. Les enjeux de l'écologie scientifique 1. Modifications de la composition des communautés 2. Modification des interactions entre espèces 3. Gestion des ressources naturelles vivantes 4. Modification du milieu physique: conséquences sur les communautés et les écosystèmes 5. Conversion d'écosystèmes naturels C. Mesurer la biodiversité 1. Mesurer la biodiversité à l'échelle des communautés 2. Mesurer la biodiversité à l'échelle de l'espèce a. La diversité entre individus et entre populations b. Les causes de la variation génétique c. Les différentes stratégies adaptatives d. L'intérêt de l'étude de la biodiversité au niveau des populations D. Biodiversité et développement durable 2ème partie. La biodiversité: un paramètre hétérogène et dynamique 3ème partie. La conservation de la biodiversité 37 La biodiversité: un concept-clé C. Mesurer la biodiversité Comment mesurer la diversité infra-spécifique? diversité génétique → variations de fréquence des allèles à chaque locus ∑ pi log pi → indice de Shannon: H '=− pi = fréquence de l'allèle i dans la population → variation des phénotypes ► mesure indirecte génotype phénotype 38 Principaux laboratoires d'écologie sur Montpellier: - Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (CEFE) - Institut des Sciences de l’Évolution de Montpellier (ISE-M) - Biodiversité marine, exploitation et conservation (MARBEC) - Maladies infectieuses et vecteurs : écologie, génétique, évolution et contrôle (MIVGEC) ...