Dynamique, stabilité, résilience

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Dynamique, stabilité, résilience. S. Barot. IRD, Bioemco. http://millsonia.free.fr/. Objectifs du cours + TD.  Partir d’un problème complexe.  Etudier les notions permettant d’aborder ce problème en cours: dynamique, résilience, stabilité. - PowerPoint PPT Presentation

Text of Dynamique, stabilité, résilience

  • Dynamique, stabilit, rsilienceIRD, BioemcoS. Barothttp://millsonia.free.fr/

  • BarotObjectifs du cours + TD Partir dun problme complexe Etudier les notions permettant daborder ce problme en cours: dynamique, rsilience, stabilit Rsoudre le problme en TD Montrer en quoi ce sont des notions fondamentales en cologie, en utilisant des exemples varis

  • Le problme Quel est le scnario du film? Un tel scnario est il raliste?

  • BarotPourquoi est il important de rpondre cette question? Que sait on du changement climatique actuel? Quelles sont les causes? Peut-on diminuer ces risques? A quelle vitesse les changements se ralisent-ils? Quels sont les risques?

  • Barot Changement extrmement brutal/rapide Changement imprvisible Pourquoi un scnario du type Jour daprs serait si terrible?

  • Barot Quest ce quun systme dynamique en cologie? Comment tudier un systme dynamique? Plan Grands types de comportement dun systme dynamique Conclusion Gnralisation dautres domaines Exemples Pourquoi une approche systmique en cologie?

  • Quest ce quun systme dynamique en cologie? Barot

  • Barot La plupart des phnomnes cologiques sont variables dans le temps : dynamique !!!Quest ce que la dynamique dun systme? TempsvariableTempsvariableAbsence de dynamique Dynamique

  • Barot Exemple du lacQuest ce quun systme cologique? TempsDensit dalgues Pourquoi la densit dalgue fluctue? Interactions avec dautres acteurs ou variables TempratureLumireHerbivoresComptiteurs

  • BarotDfinition gnral du terme systme Un systme est un objet complexe, form de composants distincts relis entre eux par un certain nombre de relations. Les composants sont considrs comme des sous-systmes, ce qui signifie qu'ils entrent dans la mme catgorie d'entits que les ensembles auxquels ils appartiennent. Un sous-systme peut tre dcompos son tour en sous-systmes d'ordre infrieur ou tre trait (au moins provisoirement) comme un systme indcomposable, c'est--dire comme un systme rduit un seul lment.

  • Barot Des chelles embotes! Les systmes cologiques classiques PopulationCommunaut EcosystmesBiosphre

  • BarotDfinitions Population : ensemble dindividus conspcifiques en interaction Communaut : ensemble despces en interaction (et tous leurs individus) Ecosystme : ensemble des espces en interaction avec le milieu physique local Biosphre : ensemble des cosystmes de la plante terre en relation avec le milieu physique grande chelle (lithosphre, atmosphre)

  • BarotVariables dintrt cologique PopulationCommunaut EcosystmesBiosphreNombre dindividus = densit Traits des individus = caractristiques (taille, sexe, physiologie, gnes etc) Nombre despces = biodiversitNature des espces Biomasse de chaque espceCaractristiques physico-chimiques : t, concentration en CO2, humidit, quantit de MO

  • BarotDes chelles temporelles et spatiales trs variables Infra-cellulaire Infra-organisme Organisme Population Communaut EcosystmeBiosphre Heure Anne Journe SicleMillnaireGnralement accroissement proportionnel de lchelle temporelle et spatialeEchelle temporelle Echelle spatiale Toujours la mme pente? Organisme longvifOrganisme courte dure de vie

  • BarotEchelle cologique/chelle volutives Echelle cologique : le gnotype des organismes na pas le temps de chang (croissance, dynamique de population, changements physico-chimique de lcosystme) Echelle volutive : on considre que les organismes ont le temps de sadapter, leur gnotype change, leur phnotype change aussi Echelle volutive > chelle cologique Est-ce toujours vrai?

  • BarotIntgration des diffrentes chelles Echelle volutive + chelle cologique Echelles emboites Dynamique cologique Dynamique volutive

  • BarotExemplesGrands flux atmosphriqueset changes de chaleur Ecosystmes Rponse des cosystmesau changement global:CO2 atmosphrique t Croissance des plantes Dcomposition de la MO des sols Rponse climatique

  • BarotExemplesGrands flux atmosphriqueset changes de chaleur Ecosystmes Rponse volutive des organismesdes cosystmesRponse climatique long terme

  • Pourquoi lapproche systmique en cologie? Barot

  • BarotToutes les questions cologiques sont plurifactorielles Pourquoi lespce X est en train de disparatre dans lcosystme Y? Pourquoi la fertilit de nombreux sols agricoles diminue-t-elle? Action directe de lhomme?Changement environnemental? Un nouveau parasite? Interaction entre tous ces facteurs? Disparition dorganismes du sol favorable? Changement physico-chimique du sol?Un nouveau parasite dans le sol? Interaction entre tous ces facteurs?

  • BarotLes lments dun systme cologique ne sont jamais isols Echelles embotes Interaction bottom-up et top-down

  • BarotDiversit des acteurs en interaction Trs grand nombre despces Trs grande variabilit gntique intraspcifique1.75 million despces dcrites 10 million despces au total? Chaque espce des proprits uniquesChaque espce tisse un rseau dinteraction unique Au dpart, rle de la diversit gntique pour lvolution Maintenant, rle de la diversit gntique pour le fonctionnement des communauts et des cosystmes

  • BarotAspects historiques trs importants Les organismes ont une histoire : volution La terre a une histoire Depuis le dbut de son refroidissement Covolution organismes-terre Aspects historique plus petite chelle Lhistoire (sur plus sieurs centaines danne) dune fort ou dun sol agricole influence son fonctionnement actuelInfluence durable de lhomme

  • BarotDes systmes fondamentalement dynamiques Vision ancienne (Rousseau, dbut de lcologie scientifique aprs la seconde guerre mondiale)Equilibre de la nature comme tmoignage dharmoniePreuve de bon fonctionnement Vision actuelle Il y a peu dquilibres cologiques rellement stables sur le long termeDes phnomnes dynamiques font partie du fonctionnement normal des cosystmes

  • BarotDiffrences avec les autres sciences de la nature? Nombre dacteurs levNombre de facteurs levDe nombreuses chelles temporellesConnexion avec le reste de la biosphre Exprience sur la supraconductivitFonctionnement dun cosystmeNombre dacteurs faibleNombre de facteurs faiblePas de prise en compte du temps:lois universellesExprience dconnecte du restede lunivers

  • BarotCas de la biologie La biologie a souvent t rductionniste le rductionnisme dsigne une mthode scientifique qui consiste dcomposer un phnomne en des lments plus simples auxquels on peut appliquer des disciplines considres comme plus fondamentalesOrganisme Organes Cellules Molcules Gnes

  • BarotCaricature de la biologie molculaire La biologie a souvent t rductionniste Un gne Une fonctionUne protine Une voie mtabolique

  • BarotProblmes La mthode a fait ses preuves mais Organisme Organes Cellules Molcules Gnes On perd la vue densemble On perd les interactions On perd la possibilit de construire des explications gnrales

  • Vision systmique . holisme On insiste sur les interactions systme de pense pour lequel les caractristiques d'un tre ou d'un ensemble ne peuvent tre connues que lorsqu'on le considre et l'apprhende dans son ensemble, dans sa totalit, et non pas quand on en tudie chaque partie sparment Barot On insiste sur les proprits globales On se donne la possibilit de faire des prdictions sur les tats futurs du systme global

  • Vers une biologie systmique ou intgrative On se rend compte quune cellule ou un organisme est un systme complexe Barot Ncessit de comprendre les proprits globales de ces systmes Par exemple pour mettre au point un mdicament et prdire tous ces effets Exemple d Escherichia coli programme EcoCyc4 497 gnes qui codent presque autant de protines 956 oprons, 3 629 ractions biochimiques, 182 voies mtaboliques, 1 133 enzymes et 197 transporteurs

  • BarotNotion de proprit mergente L'ensemble est plus que la somme de ses parties. On ne peut pas forcment prdire le comportement de l'ensemble par la seule analyse de ses parties. L'ensemble adopte un comportement caractrisable, la proprit mergente, sur lequel la connaissance dtaille de ses parties ne renseigne pas compltement. Ce sont ces proprits mergentes qui sont intressantes : type de dynamique du systme etc Dveloppement de mthodes particulires pour analyser et prdire ces proprits

  • BarotEmergence faible et forte Emergence faible : La dynamique du tout est entirement dtermine par la dynamique causale des parties, et est subjectivement interprte comme mergente par un observateur extrieur. Emergence forte : Il n'existe plus de lien causal entre les constituants de la structure mergente et ses propres proprits. Dterministe / Non dterministe

  • BarotExemples La vie La conscience Lintelligence collective des insectes sociaux La production primaire dun cosystme

  • Comment tudier un systme dynamique? Barot

  • BarotDfinition du systme Echelle spatiale Echelle temporelle Acteurs/variables pris en compte Mcanismes pris en compte En fonction de la question poseComment choisir? En fonction des connaissances dj acquises sur le systme Rcolte de donnes empiriques complmentaires

  • BarotExemple : eutrophisation dun lac Multiplication des algues Diminution du taux doxygne Disparition dorganismes De nombreuses questions + Quels sont les facteurs de leutrophisation? + Quelle est leur importance relative? + Leutrophisation est elle rversible? + Que faire pour viter leutrophisation?

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