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1.4.19.19 : Ecologie des Ecosystèmes - Biologie

1.4.19.19 : Ecologie des Ecosystèmes - Biologie


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Objectifs d'apprentissage

  • Expliquer les méthodes utilisées par les écologistes pour étudier la structure et la dynamique des écosystèmes

La vie dans un écosystème est souvent une compétition pour des ressources limitées, une caractéristique de la théorie de la sélection naturelle. La compétition au sein des communautés (tous les êtres vivants dans des habitats spécifiques) est observée à la fois au sein des espèces et entre les différentes espèces. Les ressources pour lesquelles les organismes sont en compétition comprennent la matière organique d'organismes vivants ou auparavant vivants, la lumière du soleil et les nutriments minéraux, qui fournissent l'énergie nécessaire aux processus vivants et la matière pour constituer les structures physiques des organismes. D'autres facteurs critiques influençant la dynamique de la communauté sont les composants de son environnement physique et géographique : la latitude d'un habitat, la quantité de précipitations, la topographie (altitude) et les espèces disponibles. Ce sont toutes des variables environnementales importantes qui déterminent quels organismes peuvent exister dans une zone particulière.

Un écosystème est une communauté d'organismes vivants et leurs interactions avec leur environnement abiotique (non vivant). Les écosystèmes peuvent être petits, comme les mares trouvées près des côtes rocheuses de nombreux océans, ou grands, comme la forêt amazonienne au Brésil (Figure 1).

Les écosystèmes sont complexes avec de nombreuses parties en interaction. Ils sont régulièrement exposés à diverses perturbations, ou changements de l'environnement qui affectent leur composition : les variations annuelles des précipitations et de la température et les processus plus lents de croissance des plantes, qui peuvent prendre plusieurs années. Bon nombre de ces perturbations sont le résultat de processus naturels. Par exemple, lorsque la foudre provoque un feu de forêt et détruit une partie d'un écosystème forestier, le sol est finalement peuplé d'herbes, puis d'arbustes et d'arbustes, et plus tard d'arbres matures, restituant à la forêt son état antérieur. L'impact des perturbations environnementales causées par les activités humaines est aussi important que les changements provoqués par les processus naturels. Les pratiques agricoles humaines, la pollution de l'air, les pluies acides, la déforestation mondiale, la surpêche, l'eutrophisation, les déversements de pétrole et les déversements illégaux sur terre et dans l'océan sont tous des sujets de préoccupation pour les écologistes.

Équilibre est l'état stable d'un écosystème où tous les organismes sont en équilibre avec leur environnement et les uns avec les autres. En écologie, deux paramètres sont utilisés pour mesurer les changements dans les écosystèmes : la résistance et la résilience. La capacité d'un écosystème à rester à l'équilibre malgré les perturbations est appelée la résistance. La vitesse à laquelle un écosystème retrouve l'équilibre après avoir été perturbé, appelée son résilience. La résistance et la résilience des écosystèmes sont particulièrement importantes lorsque l'on considère l'impact humain. La nature d'un écosystème peut changer à un point tel qu'il peut perdre entièrement sa résilience. Ce processus peut conduire à la destruction complète ou à l'altération irréversible de l'écosystème.

Essayez-le

Il est bien établi par la théorie de la sélection naturelle que les changements dans l'environnement jouent un rôle majeur dans l'évolution des espèces au sein d'un écosystème. Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont l'évolution des espèces au sein d'un écosystème peut modifier l'environnement de l'écosystème. En 2009, le Dr Luke Harmon, de l'Université de l'Idaho à Moscou, a publié un article qui, pour la première fois, montrait que l'évolution des organismes en sous-espèces peut avoir des effets directs sur leur environnement écosystémique.

L'épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus) est un poisson d'eau douce qui a évolué d'un poisson d'eau salée pour vivre dans des lacs d'eau douce il y a environ 10 000 ans, ce qui est considéré comme un développement récent au cours de l'évolution. Au cours des 10 000 dernières années, ces poissons d'eau douce se sont ensuite isolés les uns des autres dans différents lacs. Selon la population lacustre étudiée, les résultats ont montré que ces épinoches sont ensuite restées en une seule espèce ou ont évolué en deux espèces. La divergence des espèces a été rendue possible par leur utilisation de différentes zones de l'étang pour l'alimentation appelées micro-niches.

Le Dr Harmon et son équipe ont créé des microcosmes d'étangs artificiels dans des réservoirs de 250 gallons et ont ajouté de la boue provenant d'étangs d'eau douce comme source de zooplancton et d'autres invertébrés pour nourrir les poissons. Dans différents bassins expérimentaux, ils ont introduit une espèce d'épinoche provenant d'un lac monospécifique ou bispécifique.

Au fil du temps, l'équipe a observé que certains des réservoirs étaient recouverts d'algues alors que d'autres ne le faisaient pas. Cela a intrigué les scientifiques, et ils ont décidé de mesurer le carbone organique dissous (COD) de l'eau, qui se compose principalement de grosses molécules de matière organique en décomposition qui donnent à l'eau du bassin sa couleur légèrement brunâtre. Il s'est avéré que l'eau des réservoirs contenant des poissons bispécifiques contenait des particules plus grosses de COD (et donc une eau plus foncée) que l'eau contenant des poissons monospécifiques. Cette augmentation du COD bloquait la lumière du soleil et empêchait la prolifération des algues. À l'inverse, l'eau du réservoir monospécifique contenait des particules de COD plus petites, permettant une plus grande pénétration de la lumière du soleil pour alimenter les proliférations d'algues.

Ce changement dans l'environnement, qui est dû aux différentes habitudes alimentaires des espèces d'épinoches dans chaque type de lac, a probablement un impact important sur la survie d'autres espèces dans ces écosystèmes, en particulier d'autres organismes photosynthétiques. Ainsi, l'étude montre que, au moins dans ces écosystèmes, l'environnement et l'évolution des populations ont des effets réciproques qui peuvent désormais être pris en compte dans les modèles de simulation.

Recherche sur la dynamique des écosystèmes

L'étude des changements dans la structure de l'écosystème causés par des changements dans l'environnement (perturbations) ou par des forces internes est appelée dynamique de l'écosystème. Les écosystèmes sont caractérisés à l'aide de diverses méthodologies de recherche. Certains écologistes étudient les écosystèmes à l'aide de systèmes expérimentaux contrôlés, tandis que certains étudient des écosystèmes entiers dans leur état naturel, et d'autres utilisent les deux approches.

UNE modèle d'écosystème holistique tente de quantifier la composition, l'interaction et la dynamique d'écosystèmes entiers; c'est le plus représentatif de l'écosystème à l'état naturel. Un réseau trophique est un exemple de modèle d'écosystème holistique. Cependant, ce type d'étude est limité par le temps et les dépenses, ainsi que par le fait qu'il n'est ni faisable ni éthique de faire des expériences sur de grands écosystèmes naturels. Il est difficile de quantifier toutes les espèces différentes dans un écosystème et la dynamique de leur habitat, en particulier lors de l'étude de grands habitats tels que la forêt amazonienne, qui couvre 1,4 milliard d'acres (5,5 millions de km2) de la surface de la Terre.

Pour ces raisons, les scientifiques étudient les écosystèmes dans des conditions plus contrôlées. Les systèmes expérimentaux impliquent généralement soit la partition d'une partie d'un écosystème naturel qui peut être utilisé pour des expériences, appelé un mésocosme, ou en recréant entièrement un écosystème dans un environnement de laboratoire intérieur ou extérieur, ce que l'on appelle un microcosme. Une limitation majeure de ces approches est que le retrait d'organismes individuels de leur écosystème naturel ou la modification d'un écosystème naturel par partition peut modifier la dynamique de l'écosystème. Ces changements sont souvent dus aux différences de nombre et de diversité des espèces ainsi qu'aux altérations de l'environnement causées par la partition (mésocosme) ou la recréation (microcosme) de l'habitat naturel. Ainsi, ces types d'expériences ne sont pas totalement prédictifs des changements qui se produiraient dans l'écosystème à partir duquel elles ont été recueillies.

Comme ces deux approches ont leurs limites, certains écologistes suggèrent que les résultats de ces systèmes expérimentaux ne devraient être utilisés qu'en conjonction avec des études écosystémiques holistiques pour obtenir les données les plus représentatives sur la structure, la fonction et la dynamique des écosystèmes.

Les scientifiques utilisent les données générées par ces études expérimentales pour développer des modèles d'écosystèmes qui démontrent la structure et la dynamique des écosystèmes. Trois types de base de modélisation des écosystèmes sont couramment utilisés dans la recherche et la gestion des écosystèmes : un modèle conceptuel, un modèle analytique et un modèle de simulation. UNE modèle conceptuel est un modèle d'écosystème qui se compose d'organigrammes pour montrer les interactions de différents compartiments des composants vivants et non vivants de l'écosystème. Un modèle conceptuel décrit la structure et la dynamique de l'écosystème et montre comment les perturbations environnementales affectent l'écosystème ; cependant, sa capacité à prédire les effets de ces perturbations est limitée. Les modèles analytiques et de simulation, en revanche, sont des méthodes mathématiques de description des écosystèmes qui sont effectivement capables de prédire les effets de changements environnementaux potentiels sans expérimentation directe, bien qu'avec certaines limitations quant à la précision. Un modèle analytique est un modèle d'écosystème créé à l'aide de formules mathématiques simples pour prédire les effets des perturbations environnementales sur la structure et la dynamique de l'écosystème. UNE modèle de simulation est un modèle d'écosystème créé à l'aide d'algorithmes informatiques complexes pour modéliser de manière holistique les écosystèmes et prédire les effets des perturbations environnementales sur la structure et la dynamique des écosystèmes. Idéalement, ces modèles sont suffisamment précis pour déterminer quelles composantes de l'écosystème sont particulièrement sensibles aux perturbations, et ils peuvent servir de guide aux gestionnaires de l'écosystème (tels que les écologistes de la conservation ou les biologistes des pêches) dans le maintien pratique de la santé de l'écosystème.

Modèles conceptuels

Les modèles conceptuels sont utiles pour décrire la structure et la dynamique des écosystèmes et pour démontrer les relations entre les différents organismes d'une communauté et leur environnement. Les modèles conceptuels sont généralement représentés graphiquement sous forme d'organigrammes. Les organismes et leurs ressources sont regroupés dans des compartiments spécifiques avec des flèches indiquant la relation et le transfert d'énergie ou de nutriments entre eux. Ainsi, ces diagrammes sont parfois appelés modèles à compartiments.

Pour modéliser le cycle des nutriments minéraux, les nutriments organiques et inorganiques sont subdivisés en ceux qui sont biodisponibles (prêts à être incorporés dans les macromolécules biologiques) et ceux qui ne le sont pas. Par exemple, dans un écosystème terrestre à proximité d'un gisement de charbon, le carbone sera disponible pour les plantes de cet écosystème sous forme de gaz carbonique à court terme, et non à partir du charbon riche en carbone lui-même. Cependant, sur une période plus longue, des microorganismes capables de digérer le charbon vont incorporer son carbone ou le libérer sous forme de gaz naturel (méthane, CH4), transformant cette source organique indisponible en une source disponible. Cette conversion est grandement accélérée par la combustion de combustibles fossiles par l'homme, qui libère de grandes quantités de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. On pense que cela est un facteur majeur dans l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique à l'ère industrielle. Le dioxyde de carbone libéré par la combustion de combustibles fossiles est produit plus rapidement que les organismes photosynthétiques ne peuvent l'utiliser. Ce processus est intensifié par la réduction des arbres photosynthétiques en raison de la déforestation mondiale. La plupart des scientifiques s'accordent à dire que le taux élevé de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est une cause majeure du changement climatique mondial.

Modèles analytiques et de simulation

La principale limitation des modèles conceptuels est leur incapacité à prédire les conséquences des changements des espèces de l'écosystème et/ou de l'environnement. Les écosystèmes sont des entités dynamiques et soumis à une variété de perturbations abiotiques et biotiques causées par des forces naturelles et/ou l'activité humaine. Les écosystèmes altérés par rapport à leur état d'équilibre initial peuvent souvent se remettre de telles perturbations et revenir à un état d'équilibre. Comme la plupart des écosystèmes sont soumis à des perturbations périodiques et sont souvent dans un état de changement, ils se rapprochent généralement ou s'éloignent de leur état d'équilibre. Il existe de nombreux états d'équilibre parmi les différentes composantes d'un écosystème, ce qui affecte l'écosystème dans son ensemble. De plus, comme les humains ont la capacité de modifier considérablement et rapidement le contenu en espèces et l'habitat d'un écosystème, le besoin de modèles prédictifs permettant de comprendre comment les écosystèmes réagissent à ces changements devient plus crucial.

Les modèles analytiques utilisent souvent des composants simples et linéaires des écosystèmes, tels que les chaînes alimentaires, et sont connus pour être mathématiquement complexes ; par conséquent, ils nécessitent une quantité importante de connaissances et d'expertise mathématiques. Bien que les modèles analytiques aient un grand potentiel, on pense que leur simplification d'écosystèmes complexes limite leur précision. Les modèles de simulation qui utilisent des programmes informatiques sont mieux à même de gérer les complexités de la structure des écosystèmes.

Un développement récent de la modélisation par simulation utilise des superordinateurs pour créer et exécuter des simulations individuelles, qui tiennent compte du comportement des organismes individuels et de leurs effets sur l'écosystème dans son ensemble. Ces simulations sont considérées comme les plus précises et prédictives des réponses complexes des écosystèmes aux perturbations.

Visitez le projet Darwin pour voir une variété de modèles d'écosystèmes.

Objectifs d'apprentissage

Les écosystèmes existent sur terre, en mer, dans les airs et sous terre. Différentes façons de modéliser les écosystèmes sont nécessaires pour comprendre comment les perturbations environnementales affecteront la structure et la dynamique des écosystèmes. Les modèles conceptuels sont utiles pour montrer les relations générales entre les organismes et le flux de matières ou d'énergie entre eux. Des modèles analytiques sont utilisés pour décrire les chaînes alimentaires linéaires, et les modèles de simulation fonctionnent mieux avec les réseaux alimentaires holistiques.


Écologie et écosystème

L'endroit où les organismes vivants vivent avec leur environnement forme son environnement. L'environnement physique et l'environnement biotique forment ensemble l'environnement. Le sol, l'eau, l'air, la lumière, la température, la topographie, le sel biogénique, le pH, l'humidité, la pression, etc. forment l'environnement physique, tandis que les plantes, les animaux, les micro-organismes, les aliments, les parasites, les ennemis, etc. forment l'environnement biotique. Les organismes vivants et les environnements sont interdépendants. Grâce à l'interaction combinée de ces composants, la nature maintient une continuité régulière et stable du flux de vie dans l'environnement.

Écologie

La branche de la science qui révèle l'interrelation entre l'organisme vivant et l'environnement est connue sous le nom d'écologie. Le biologiste allemand Ernst Haeckel a proposé pour la première fois le terme écologie en 1869. Le terme « Ecologie » est dérivé du mot grec « Oikos » et « logos ». Dans ce cas, "Oikos" signifie maison ou espace d'habitation tandis que "logos" signifie connaissance.

Branches de l'écologie

Autécologie

Elle s'intéresse à l'étude des interactions de l'organisme individuel ou d'une espèce individuelle avec les facteurs non vivants et vivants de son environnement. On l'appelle également écologie des espèces ou écologie des populations. Le terme « autécologie » a été créé à la fin du XIXe siècle par un botaniste allemand. En étudiant l'autécologie, nous comprenons les relations entre l'environnement et l'organisme individuel.

Synécologie

Il s'agit de l'étude de groupes d'organismes d'espèces différentes qui sont associés ensemble comme une unité sous la forme d'une communauté. En étudiant la « Synécologie », nous comprenons les relations entre l'environnement et les communautés. La synécologie est également connue sous le nom d'écologie communautaire.

Importance de l'écologie

Si on étudie l'écologie, on mesure l'impact des ressources naturelles. Nous faisons également l'interaction avec les facteurs biotiques et abiotiques sur la terre. Certaines importances fondamentales de l'écologie sont énumérées ci-dessous :

Écosystème

L'écosystème est l'unité fonctionnelle de l'écologie, qui traite de l'interrelation entre les objets vivants et non vivants de l'environnement. Le terme écosystème a été utilisé pour la première fois par le scientifique Cristian Arthur Tansley en 1935. Presque toute la communauté biotique est formée de plantes, d'animaux et de microbes. Les plantes et les animaux d'une zone particulière liés les uns aux autres sont appelés communauté biotique ou simplement communauté.

Termes importants liés à l'écosystème

Autotrophes : Les plantes vertes contenant de la chlorophylle sont appelées autotrophes. Ils agissent en tant que producteurs dans un écosystème.

Homéostasie: C'est le processus au cours duquel le système biologique a tendance à résister au changement et à rester dans un état d'équilibre.

Biosphère: Les parties de la terre, c'est-à-dire les différentes couches d'air, de sol et d'eau, où les organismes vivants survivent ou vivent ensemble, sont connues sous le nom de biosphère.

Plancton: Le terme «plancton» a été introduit pour la première fois par l'écologiste allemand Victor Hensen en 1887. Le terme plancton désigne tout organisme mort ou vivant (plantes et animaux) qui flotte passivement dans l'eau et qui dépend plus ou moins des courants d'eau ou de l'action du vent pour leur mouvement. Le plancton est de deux types tels que le phytoplancton et le zooplancton. Ici, les composants autotrophes sont appelés phytoplancton, tandis que les composants hétérotrophes sont appelés zooplancton.

Benthos: Les organismes attachés ou reposant sur le fond ou vivant dans les sédiments du fond sont appelés benthos.

Necton: Les animaux aquatiques qui peuvent nager librement dans l'eau sont appelés nekton tels que les poissons, les baleines, les insectes aquatiques, etc.

Population: La population est définie comme un groupe d'organismes de la même espèce occupant une zone particulière. Le terme population est dérivé du mot latin « populeux » qui signifie peuple. E.P. Odum (1971) a défini la population comme « une population est un groupe d'organismes de la même espèce occupant une zone spécifique ayant des caractéristiques, qui sont des mesures statistiques qui ne peuvent pas être appliquées aux individus ».

Communauté biotique : Une communauté biotique est tout assemblage de populations d'organismes vivants dans une zone d'habitat prescrite.

Types d'écosystèmes

Il existe de nombreux types d'écosystèmes. Parmi eux, quelques types généraux d'écosystèmes sont décrits ci-dessous :

Écosystème aquatique

Les plantes et les animaux aquatiques forment l'écosystème aquatique. C'est le plus grand écosystème car ils représentent 75 % de l'écosystème total. Il varie en taille d'un océan à un étang ou une piscine d'eau. L'écosystème aquatique peut être divisé en deux types tels que l'écosystème d'eau douce et d'eau salée. L'écosystème d'eau douce comprend des étangs, des lacs, des ruisseaux, des rivières, etc., tandis que l'écosystème d'eau salée comprend des mers.

Écosystème terrestre

C'est un certain espace ou lieu terrestre où les animaux et les plantes vivent et se développent. Selon des facteurs abiotiques, l'écosystème terrestre comprend l'écosystème forestier, un écosystème de prairies, de régions désertiques, etc. C'est l'un des plus grands écosystèmes également connus sous le nom de biomasse ou régions écologiques.

Écosystème naturel

C'est une communauté d'êtres vivants et non vivants, où chaque partie coopère en tant qu'unité à travers un processus biologique, physique et chimique. L'unicité de l'écosystème naturel est qu'ils sont simplement caractéristiques et que leurs développements ne sont pas du tout impactés par les activités humaines. Les forêts, les lacs, les déserts, etc. forment l'écosystème naturel.

Écosystème artificiel

Un écosystème artificiel est un écosystème créé par l'homme où les animaux, les plantes et les humains vivent ensemble dans une zone spécifique avec leur environnement. Les parcs de zoo, les jardins, les aquariums, etc. créent un écosystème artificiel car il s'agit d'une zone créée par l'homme où vous gardez des animaux et des plantes similaires à leur habitat naturel.

Micro-écosystème

L'écosystème qui se produit dans un espace très restreint qui peut n'être que de quelques centimètres avec des facteurs environnementaux critiques tels que la température, l'apport de nutriments, les substances chimiques, les substrats solides, les substrats gazeux, etc. Ce type d'écosystème nécessite des conditions très précises pour exister.

Macro-écosystème

Lorsque l'écosystème est composé de beaucoup de faune et de flore et qu'un tel écosystème est connu sous le nom de macro écosystème. On l'appelle aussi biomes et il a subi des changements tout au long de l'histoire de la terre. Exemples : le lac de Maracaibo, la chaîne de montagnes des Andes ou de la mer des Caraïbes, etc.

Conservation des écosystèmes

À l'heure actuelle, de nombreux écosystèmes sont confrontés à des conditions à risque en raison des activités humaines. Pour créer un meilleur écosystème, la sensibilisation à la conservation de l'écosystème est très importante. Ils ont des valeurs intrinsèques car des écosystèmes sains réduisent le réchauffement climatique et fournissent de la nourriture et des médicaments pour notre bien-être. Dans ce cas, les points suivants doivent être soigneusement gardés à l'esprit pour créer un meilleur écosystème.


Chaîne alimentaire de l'écosystème marin

Une chaîne alimentaire fait référence à une série d'organismes qui sont interdépendants dans leurs habitudes alimentaires. Il est de manière hiérarchique, les organismes plus petits étant nourris par des organismes plus gros, qui à leur tour se nourrissent d'organismes encore plus gros, et ainsi de suite. Toutes les chaînes alimentaires commencent par un producteur, qui est consommé par un consommateur primaire, qui est consommé par un consommateur secondaire puis tertiaire, et finalement cartographie le flux d'énergie à travers les niveaux trophiques. Une chaîne alimentaire d'écosystème marin est une chaîne alimentaire qui se trouve spécifiquement dans les écosystèmes marins.


Cette image représente un réseau trophique avec plusieurs chaînes alimentaires possibles avec les flèches pointant dans la direction du flux d'énergie. En mer, toutes les flèches renvoient au phytoplancton en bas à droite. Le phytoplancton produit sa propre énergie via la photosynthèse. De là, on peut voir le flux d'énergie se diriger vers les principaux consommateurs qui les mangent, comme le banc de petits poissons. L'énergie est transmise à nouveau lorsque ces poissons sont consommés par les plus gros poissons, et transmise à nouveau lorsque ce poisson est consommé par le requin. Dans ce réseau trophique, le requin est le premier consommateur tertiaire. L'énergie du requin n'est réintroduite dans l'écosystème que lorsque le requin meurt et que son corps est consommé par les détritivores.

Ce n'est qu'un exemple d'une chaîne alimentaire trouvée dans l'écosystème marin. Une autre chaîne alimentaire pourrait commencer avec les algues mangées par les oursins. Un autre pourrait encore commencer avec l'herbe de mer mangée par les tortues marines.

Une chose à retenir est que seulement 10 % de l'énergie est transmise d'un niveau trophique au suivant, ce qui signifie que les prédateurs de niveau supérieur doivent consommer de nombreuses proies de niveau inférieur pour se maintenir. Pour cette raison, il devra toujours y avoir un plus grand nombre d'organismes trophiques de niveau inférieur que de prédateurs de niveau supérieur dans un écosystème.


National Science Foundation - Là où les découvertes commencent

Le programme d'études écosystémiques (ES) prend en charge les enquêtes sur la structure et la fonction des écosystèmes à travers une diversité d'échelles spatiales et temporelles (y compris paléo) pour faire progresser la compréhension de : 1) les flux et les transformations de matières et d'énergie au sein et entre les écosystèmes 2) les rôles et les relations des composants de l'écosystème dans la structure et l'ensemble du système fonction 3) la dynamique, la résilience et les trajectoires des changements écosystémiques dans le temps et 4) les liens entre les écosystèmes dans l'espace, le temps et à travers les échelles spatiales et temporelles.

Le programme SE soutient la recherche sur les écosystèmes naturels, gérés et perturbés, y compris ceux des environnements terrestres, d'eau douce, des zones humides, côtiers (y compris les marais salés et les mangroves) et dominés par l'homme. Les propositions peuvent se concentrer sur des domaines tels que : le cycle biogéochimique et les budgets élémentaires les rôles de productivité primaire et secondaire des espèces dans le fonctionnement des écosystèmes les relations stoechiométriques les rétroactions climat-écosystème les impacts du changement climatique et environnemental global sur les écosystèmes l'énergie et les flux de gaz radiativement actifs les services écosystémiques et la dynamique du paysage. Les propositions peuvent aborder le cycle des éléments non nutritifs, mais les propositions spécifiquement axées sur l'écotoxicologie, ou sans lien explicite avec les processus écosystémiques, ne seront pas prises en compte. Les propositions axées sur les écosystèmes avec des sites d'étude côtiers marins, océaniques profonds ou des Grands Lacs laurentiens sont examinées par le Programme d'océanographie biologique de la Division des sciences océaniques. Les études de la structure et de la dynamique des réseaux trophiques sont généralement co-examinées avec le programme d'écologie des populations et des communautés, également au sein de la Division de biologie environnementale.

Le programme ES encourage une diversité d'approches de recherche. Les études d'observation et les expériences de manipulation sur le terrain, en mésocosme et en laboratoire sont soutenues, dans l'espoir que la recherche, qu'elle soit fondée sur des hypothèses ou sur des découvertes, repose sur une base conceptuelle solide. Les propositions inter et multidisciplinaires qui dépassent les frontières programmatiques traditionnelles sont les bienvenues et encouragées ES co-examine souvent les propositions avec d'autres programmes de la Fondation. Les propositions qui intègrent des efforts de modélisation quantitative ou conceptuelle sont encouragées, en particulier celles qui favorisent l'intégration et la synthèse ou font progresser la science des écosystèmes par la poursuite de nouveaux paradigmes théoriques ou de nouvelles approches de modélisation. Les propositions qui, en tout ou en partie, s'efforcent de développer de nouvelles techniques peuvent être soutenues lorsqu'il existe un argument convaincant indiquant qu'il existe un potentiel de progrès majeur dans la science des écosystèmes. Les projets qui sont potentiellement transformateurs - c'est-à-dire ceux qui peuvent changer la base conceptuelle de la science des écosystèmes et avoir de larges implications pour la recherche future - reçoivent une priorité particulière.

Le programme finance des propositions soumises en réponse aux sollicitations CAREER, RCN, LTREB, MCA et OPUS. Il finance également des propositions de conférences et d'ateliers, des demandes de financement supplémentaire et des demandes RAPID ou EAGER. Les chercheurs qui souhaitent soumettre de telles propositions doivent en discuter avec un agent de programme avant de préparer une proposition formelle.


Écologie

Nous avons formé le groupe Ecology en novembre 2017. Il comprend 21 membres du personnel académique, 12 post-doctorants et une importante cohorte d'étudiants PGR.

  1. Mener d'excellentes recherches en écologie et avoir un impact sociétal.
  2. Offrir un excellent enseignement basé sur la recherche en écologie aux étudiants de premier cycle et aux étudiants de troisième cycle.

Forces principales

Nous avons des atouts dans de nombreux domaines :

  • chercheurs fondamentaux et appliqués de réputation internationale
  • leaders dans le développement de l'apprentissage et de l'enseignement
  • une solide expérience en matière d'impact et d'engagement avec les parties prenantes et les décideurs

Nous sommes interdisciplinaires, appliqués et, dans certains cas, développer une technologie de pointe. Cela comprend des travaux en science de la complexité et en génomique environnementale.

Nous collaborons avec des collègues de toute l'Université, à l'échelle nationale et internationale et notre travail a impacts sociétaux.

Nos spécialités

L'écologie est la étude des interactions organisme-environnement. À une époque d'impact humain important sur les écosystèmes, cela compte plus que jamais.

Nous sommes au milieu d'une phase majeure d'extinction des espèces sur Terre, mais nous n'avons pas encore décrit 90 % de toutes les espèces.

Les les conséquences du changement environnemental global sont inconnues. Cela inclut la perte d'espèces dans les écosystèmes qui soutiennent toute vie et soutiennent la société.

Notre travail découle de ces profondes questions de durabilité. Il est ancré dans les cadres politiques internationaux (par exemple, UN SDG, IPBES). Il cherche à comprendre, atténuer et prévenir la perte de diversité biologique et génétique.

  • travailler à des réseaux d'aires protégées efficaces et l'atténuation des mortalités anthropiques (par exemple, les prises accessoires de la pêche)
  • développer des agro-écosystèmes durables
  • examiner la perte de fonctions écologiques (tels que les pollinisateurs, les grands prédateurs, les pêcheries, la protection côtière et les valeurs d'agrément)
  • comprendre les conséquences des changements environnementaux sur la résilience des réseaux écologiques
  • comment les systèmes environnementaux naturels peuvent ou devraient être évalués
  • combien récent les avancées technologiques (par exemple, le codage à barres de l'ADN) peuvent aider à l'analyse, au suivi, à la restauration et à la conservation du milieu naturel

Notre groupe mène des recherches écologiques et évolutives. Nous faisons cela pour comprendre et prédire le taux de changement de l'écosystème. Nous cherchons à soutenir une gestion et une politique durables.

Nous travaillons sur l'ensemble du spectre, de la science écologique fondamentale à l'application et à la traduction dans la gestion et la politique.

Gestion de groupe

Marc Whittingham dirige le groupe, soutenu par des députés Nick Polunin et Sara Marsham.

Le groupe prend ses décisions de manière consultative. Nous encourager les membres du groupe (à tous les niveaux) à participer à la prise de décision. Ils votent sur les décisions clés et contribuent à la stratégie du groupe.

Nos principaux domaines de recherche comprennent :

  • écologie des récifs coralliens
  • interactions trophiques
  • ADN méta-codage à barres
  • service d'écosystème
  • écologie des grands fonds
  • préservation
  • suivi des animaux
  • agro-écologie

Utiliser et développer la technologie

Notre recherche s'appuie sur une technologie de pointe dans plusieurs domaines. Nous contribuer à une nouvelle interprétation et application de ces technologies.

  • analyse des isotopes stables
  • surveillance acoustique
  • cartographie à distance des fonds marins
  • modélisation écologique
  • génétique des populations
  • imagerie en haute mer
  • le séquençage de nouvelle génération (NGS) pour permettre des approches de génomique environnementale et de métagénomique

Nous avons une large base de rayonnement et d'estime. Ceci comprend:

  • adhésion à des organismes gouvernementaux (IFCA, Defra)
  • édition de revues internationales
    • Nick Polunin est rédacteur en chef de Environmental Conservation
    • Darren Evans est rédacteur en chef de Animal Conservation
    • Mark Whittingham était jusqu'à récemment rédacteur en chef du Journal of Applied Ecology

    Nous utilisons cette expertise pour former des chercheurs de troisième cycle et du personnel de recherche en début de carrière. L'accent mis sur le développement de carrière fait partie de la pratique de groupe. Nous faisons l'objet d'une couverture médiatique régulière, notamment :

    Documents clés par les membres du groupe

    • MacNeil MA, Graham NAJ, Cinner JE, Wilson SK, Williams ID, Maina J, Newman SP, Friedlander A, Jupiter S, Polunin NVC, McClanahan TR. Potentiel de récupération des poissons des récifs coralliens du monde. Nature 2015, 520 (7547), 341-344.
    • Danovaro R, Aguzzi J, Fanelli E, Billet D, Gjerde K, Jamieson AJ, Ramirez-Llodra E, Smith CR, Snelgrove PVR, Thomsen L, Van Dover CL. Une stratégie écosystémique fondée sur les écosystèmes. Sciences 2017, 355 (6324), 452-454.
    • Manning P, VanderPlas F, Soliveres S, Allan E, Maestre FT, Mace G, Whittingham MJ, Fischer M. Qu'est-ce que la multifonctionnalité ?. Nature Écologie et évolution 2018, 2, 427.
    • Jamieson AJ, Malkocs T, Piertney SB, Fujii T, Zhang Z. Bioaccumulation de polluants organiques persistants dans la faune océanique la plus profonde. Nature, écologie et évolution 2017, 1, 0051.
    • Yancey PH, Gerringer ME, Drazen JC, Rowden AA, Jamieson AJ. Les poissons marins peuvent être biochimiquement contraints d'habiter les profondeurs océaniques les plus profondes. Actes de l'Académie nationale des sciences 2014, 111(12), 4461-4465.
    • CJ Macgregor, DM Evans, R Fox, MJO Pocock (2017) Le côté obscur de l'éclairage public : impacts sur les mites et preuves de la perturbation du transport nocturne du pollen. Biologie du changement global 23 (2), 697-707.
    • Bythell JC, Brown BE, Kirkwood TBL (2018) Les coraux de récif vieillissent-ils ? Revues biologiques (DOI: 10.1111/brv.12391).

    Financement actuel

    Nous avons un large éventail de financements, notamment :

    • Instituts de recherche britanniques (p. ex. NERC x 2, GCRF x 1, ESRC x 1, Newton x 1), UE (p. ex. 2xH2020 10 millions d'euros de projets)
    • gouvernement (par exemple, Marine Strategy Framework Directive x 2, Natural England)
    • charité (par exemple Leverhulme x 1, Nations Unies x 1)
    • industrie

    Nos universitaires dispensent un enseignement dans de nombreux programmes de premier cycle et de troisième cycle.

    Écologie l'enseignement a lieu dans toutes les matières de la Faculté des sciences naturelles et environnementales. Ceux-ci comprennent la biologie, la zoologie, les sciences de l'environnement, la biologie marine, la zoologie marine et les sciences animales.

    Méthodes d'enseignement

    En tant qu'écologistes, nous proposons une gamme de méthodes d'enseignement.

    Ceux-ci comprennent des conférences, des ateliers, des séminaires, des tutoriels en petits groupes, travaux pratiques de laboratoire et enseignement sur le terrain.

    Nous dirigeons la livraison de travaux de terrain en eau douce, marine et terrestre.

    Voyages sur le terrain - locaux et à l'étranger

    Nous organisons des excursions sur le terrain dans le nord-est, à partir de nos fermes, de la station marine de Blyth et du laboratoire marin Dove. Nous organisons des cours résidentiels sur le terrain au Royaume-Uni, à Kielder Forest et Millport sur l'île de Cumbrae.

    Nous menons cours sur le terrain à l'étranger aux Bermudes, en Crète, au Mexique, au Portugal, en Thaïlande et en Afrique du Sud. Nous dispensons également un enseignement à bord de notre navire de recherche, le Princess Royal.

    Rôles importants

    Nous occupons des postes de directeurs de programmes de diplôme (DPD) dans les programmes suivants :

    Postes clés dans les jurys d'examen

    Nous occupons également des rôles en tant que présidents de jury d'examen :

    • Programmes de premier cycle en biologie et sciences marines (Sara Marsham)
    • Partenariat de diplôme de la fondation Kirkley Hall (Helen Adamson)
    • Programmes de troisième cycle en biologie et sciences de la mer (Clare Fitzsimmons)

    Nos professeurs et nos universitaires ont un rôle clé dans le groupe. Ils veillent à ce que nos programmes d'études soient progressifs et liés à la recherche actuelle.

    Stratégie d'enseignement

    Nous s'efforcer d'améliorer notre prestation d'enseignement. Nous considérons en permanence notre stratégie d'enseignement en fonction des développements de l'école, de la faculté et de l'université. Cette améliore l'expérience éducative de tous nos étudiants.

    Sara Marsham est la doyenne associée de l'apprentissage et de l'enseignement à la Faculté des sciences, de l'agriculture et du génie. Elle travaille en étroite collaboration avec nos DPD pour nous représenter au sein de divers comités d'éducation aux niveaux scolaire, universitaire et universitaire.


    Questions centrales de recherche / Domaines d'intervention

    Notre recherche se concentre sur le rôle des cyanobactéries fixatrices d'azote associées à la mousse pour le cycle des nutriments dans les écosystèmes vierges. Quelle est l'importance de la fixation de l'azote associée aux mousses pour la biogéochimie des écosystèmes ? Et dans quelle mesure sera-t-il affecté par le changement climatique ? Nous nous intéressons également beaucoup à la relation que partagent les mousses et les cyanobactéries colonisatrices. Profitent-ils de grandir ensemble ? Ou la relation est-elle neutre, voire parasitaire ? Comment les facteurs abiotiques affectent-ils cette association ? Nous travaillons avec différentes espèces de mousses et de cyanobactéries collectées à travers le monde. Nous utilisons des méthodes traditionnelles (par exemple, la microscopie) ainsi que des approches plus innovantes telles que la métagénomique.


    Écologie

    L'écologie est l'étude de l'environnement et nous aide à comprendre comment les organismes vivent les uns avec les autres dans des environnements physiques uniques.

    Éléphant à l'étang

    Les points d'eau comme celui-ci attirent une grande variété de créatures et offrent un aperçu unique de l'écologie diversifiée de la région environnante.

    Photographie de Stuart Black et Alamy Banque D'Images

    L'écologie est l'étude des organismes et de la façon dont ils interagissent avec l'environnement qui les entoure. Un écologiste étudie la relation entre les êtres vivants et leurs habitats. Afin d'en savoir plus sur le monde naturel, les écologistes doivent étudier de multiples aspects de la vie, allant de la mousse qui pousse sur les rochers à la population de loups dans le parc national de Yellowstone. Afin de faire des recherches sur l'environnement, les scientifiques posent des questions telles que : Comment les organismes interagissent-ils avec les facteurs vivants et non vivants qui les entourent ? De quoi les organismes ont-ils besoin pour survivre et prospérer dans leur environnement actuel ? Pour trouver les réponses à ces questions, les écologistes doivent étudier et observer toutes les formes de vie et leurs écosystèmes à travers notre monde.

    En plus d'examiner le fonctionnement des écosystèmes, les écologistes étudient ce qui se passe lorsque les écosystèmes ne fonctionnent pas normalement. Les changements dans les écosystèmes peuvent résulter de nombreux facteurs différents, notamment des maladies parmi les organismes vivant dans la région, des augmentations de température et une augmentation des activités humaines. Comprendre ces changements peut aider les écologistes à anticiper les futurs défis écologiques et informer d'autres scientifiques et décideurs politiques sur les défis auxquels sont confrontés leurs écosystèmes locaux.

    L'écologie a commencé à gagner en popularité dans les années 1960, lorsque les questions environnementales ont été au premier plan de la sensibilisation du public. Although scientists have been studying the natural world for centuries, ecology in the modern sense has only been around since the 19 th century. Around this time, European and American scientists began studying how plants functioned and their effects on the habitats around them. Eventually, this lead to the study of how animals interacted with plants, other animals, and shaped the ecosystems in which they lived. Today, modern ecologists build on the data collected by their predecessors and continue to pass on information about the ecosystems around the world. The information they gather continues to affect the future of our planet.

    Human activity plays an important role in the health of ecosystems all around the world. Pollution emitted from fossil fuels or factories can contaminate the food supply for a species, potentially changing an entire food web. Introducing a new species from another part of the world into an unfamiliar environment can have unintended and negative impacts on local lifeforms. These kinds of organisms are called invasive species. Invasive species can be any form of living organism that is brought by humans to a new part of the world where they have no natural predators. The addition or subtraction of a single species from an ecosystem can create a domino effect on many others, whether that be from the spread of disease or overhunting.

    Watering holes like this attract a wide variety of creatures and offer a unique glimpse into the diverse ecology of the surrounding region.


    Welcome to the Department of Ecology and Evolutionary Biology

    Faculty

    World-class faculty lead research programs and train students while meeting the needs of California residents and advancing scientific discovery.

    Étudiants

    The undergraduate curriculum emphasizes breadth and depth in ecology and evolution while providing opportunities for research experience and career development.

    Diplômés

    Masters and PhD programs offer preparation for diverse career paths in an inclusive community with excellent mentoring and graduate support.


    Specialization in MSOCEAN:
    Ecosystems – Biology, ecology and biogeochemistry

    • Plankton biology and ecology
    • Pelagicic and benthic environment
    • Chemistry and biogeochemistry
    • Enabling technology for marine research

    The specialization “Ecosystems – Biology, ecology and biogeochemistry” covers biology, ecology and bio-geochemistry of planktonic and benthic ecosystems. The research activities includes functional plankton groups of bacteria, phytoplankton, microzooplankton and large mesozooplankton, along with key groups of macroalgae and animals in shallow and deep seas. Planktonic food webs and trophic interactions among functional groups and species in temperate plankton ecosystems has a main focus, but MSc projects may also involve arctic and tropical planktonic and benthic ecosystems. Other research activities have a focus on the use of plankton for industrial purposes.

    Biology, ecology and bio-geochemistry of planktonic and benthic ecosystems forms the fundament of environmental studies, which among others involve environmental interaction of aquaculture, coastal eutrophication, ecosystem modelling and biological processes of climate research in temperate and arctic oceans, including carbon export and sequestration.

    New arenas of marine research are emerging through new technological methods for sampling and research. Establishment and use of new enabling sampling and research technologies has been a main focus in natural marine science research made by biologists and chemists in cooperation with marine NTNU-engineers. Such methods make new spectacular research possible, like for example use of ROVs or AUV’s as platforms for studies in extreme marine environments.
    The students will obtain broad knowledge on aspects of the specialisation in master projects and in lectures given in the master programme.


    A population is a group of inter-breeding organisms found in the same place at the same time. Population ecology studies how populations interact with the environment.

    Cours GRATUIT de 6 semaines

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    Biologie de base : une introduction

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    Voir la vidéo: #EKOLOGIA wykład z ekologii - KOREPETYCJE z BIOLOGII - 177 (Mai 2022).