Chrono-Environnements et Paléo-écologie (CEPAGE)

"Modèles linéaires généraux à 1 ou plusieurs variables aléatoires explicatives : de la traduction de la figure qui répond à la question biologique au modèle statistique, i.e. prendre en compte de nombreux effets et savoir les interpréter

propriétés générales vues à travers la régression et l'ANOVA à 1 facteur (R2, F, ddl, moindre carrés, vraisemblance, diagnostic, validation, goodness of fit, interprétation de la taille des effets); ANOVA à facteurs emboités et croisés, régression multiple (notion de paramètre et d’effets, et d’interaction)

incorporation de la dépendance des variables aléatoires explicatives, confusion d'effets (quantitatives pour la régression multiples, et plans déséquilibrés pour les ANOVA)"

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L’objectif général est de consolider les bases en écologie acquises par les étudiants, et de leur donner les outils leur permettant de les mobiliser de façon intégrative pour interpréter le fonctionnement des systèmes écologiques. Les enseignements comprennent : 1) des cours magistraux portant sur les concepts de l’écologie depuis l’échelle des populations aux échelles macroécologiques, et s’appuyant sur des exemples d’application replaçant la discipline dans le contexte écologique et sociétal actuel ; 2) des travaux pratiques et dirigés focalisés sur les outils (stratégies d’échantillonnage, modélisation, analyses de données) ; 3) des enseignements sur le terrain à l’occasion desquels les étudiants sont invités à se poser des questions scientifiques pertinentes en partant de l’observation en situation, et à mobiliser leurs connaissances pour y répondre de façon argumentée.

Contenu synthétique de l’UE :

- CM : Histoire de l'émergence des concepts en écologie ; Dynamique des populations / métapopulations ; Interactions biotiques et réseaux trophiques ; Ecologie des communautés, méta-communautés ; Ecologie des écosystèmes / écologie fonctionnelle ; Notions de macroécologie / biogéographie ; Changements globaux et fonctionnement des écosystèmes ;

- Terrain : Analyse intégrative du fonctionnement des écosystèmes en situation ;

- TD/TP : stratégies d’échantillonnage et d’expérimentation en écologie ; modélisation en dynamique des populations / méta-populations, en écologie des communautés/méta-communautés, des réseaux trophiques ; mesures de biodiversité (alpha, beta, etc)."

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"L’objectif général est de consolider les bases en biologie évolutive des étudiants, en abordant à la fois (i) les phénomènes macro-évolutifs, et les méthodes générales utilisées pour leur analyse et (ii) les processus micro-évolutifs en insistant sur l’approche de génétique des populations. Cette UE a pour objectif à la fois de proposer un socle commun de connaissances solides en biologie évolutive et d’illustrer les applications de la discipline aux futurs domaines de spécialisation des étudiants. Les enseignements comprennent : 1) des cours magistraux portant sur les concepts de l’évolution ; 2) des travaux pratiques ayant deux formes principales : 2a. des séances focalisées sur l’utilisation des outils (phylogénie) et sur la formalisation mathématique des processus évolutifs (génétique des populations) ainsi que 2b : des séances construites autour d’un travail en groupe, permettant aux étudiants, en fonction de leur parcours et de leurs objectifs professionnels, d’approfondir une thématique particulière (question fondamentale ou application de la biologie évolutive)."

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Cours TD d'anglais qui visent l'autonomie professionnelle en langue anglaise.

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Modèles linéaires généralisés mixtes + méthodologie et protocoles expérimentaux pour prendre en compte une réalité biologique: loi autre que normale et pseudo-réplication

Optimisation de protocoles, puissance et risque de 1ère espèce non contrôlé : transformation de variable, régression polynomiale, fonction de lien, vraisemblance, sélection de modèles

Analyse de déviance et goodness of fit

Incorporation des blocs, des mesures répétées dans le temps, prise en compte de la corrélation spatiale et temporelle, de la sur-dispersion

Représentation graphique des prédictions.

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L'objectif de cette UE est d'offrir les bases nécessaires en statistiques pour suivre l'ensembles des modules plus élaborés du cursus, il s'agit donc d'une mise à niveau général. Les statistiques descriptives sont revues (quantile, polygone des fréquences cumulées, estimateurs à partir d'échantillon), les tests simples sont présentés, les graphiques essentiels pour des données univariée et multivariées sont présentés, le principe général d'un test statistique, de plan d'hypothèse,  de notion de p-value, de risque de première et seconde espèces sont présentés. En TP, les étudiants sont également mis à niveau dans l'environnement R.

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S’appuyant sur des concepts et des méthodes de l’Ecologie, cette UE a pour objectif la découverte et la pratique de l’écologie historique (étude des interactions entre l’Homme et son environnement sur des périodes chronologiques variables) et des applications principales en paléoécologie et en sciences de l’environnement : changements climatiques, fluctuations de la biodiversité, transformation des végétations, dynamiques forestières, écologie des perturbations, bioarchéologie… ORPAL est une UE en APP (1/3 terrain et 2/3 TP en laboratoire). Le travail réalisé en binôme ou en trinôme sous la responsabilité d’un référent, couvre toute la chaîne opératoire des recherches, depuis la depuis la définition de la problématique, l’échantillonnage sur le terrain, l’acquisition des données jusqu’à l’interprétation, la rédaction d’un article scientifique (voir https://biologie-ecologie.com/exemples-travaux/) et la présentation à l’oral des résultats. ORPAM se déroule dès les premières semaines d'enseignement. Cette UE débute par une école de terrain de 3 jours (24h - stage d'intégration) et se poursuit par un mini stage en laboratoire (24h). L'UE s'achève par la rédaction d'un article scientifique de vulgarisation et par une présentation orale des résultats.

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Les objectifs de cette l’UE sont doubles. Il s’agit d’une part de replacer toutes les grandes étapes de l’histoire des organismes sur Terre depuis la naissance de cette dernière. Ainsi des thématiques telles que l’apparition de la vie, la colonisation des continents, l’apparition des angiospermes, les cycles glaciaires/interglaciaires ou encore la domestication des plantes seront traitées. D’autre part, il s’agit de montrer comment la paléoécologie s’inscrit dans la modernité, que ce soit sur des développements méthodologiques (géochimie, microscopie optique, électronique, à rayonnement X, etc.), sur des modèles de prédictions d’évolution du climat, de gestion des écosystèmes dans le contexte de changement global ou encore sur des développements de biotechnologie.  L’UE sera principalement organisée en cours-conférences (TD), chacun effectué par un spécialiste de la thématique.

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Le stage individuel de M1 est d’une durée d’environ trois mois, et doit se réaliser, suivant le parcours concerné,  dans un laboratoire de recherche ou une structure du secteur non-académique. Il permet à l’étudiant d’acquérir une expérience professionnelle dans le domaine de la biodiversité, de l’évolution ou de l’écologie. Il peut s’effectuer dans une structure locale, nationale, ou internationale, sur un sujet validé par l’équipe pédagogique de façon à cadrer avec les objectifs propre au parcours suivi par l’étudiant.

Évaluation : La préparation du stage constitue un exercice noté sur la base d’un document écrit et d’une soutenance de projet de stage. Le travail de stage est évalué à l’occasion d’une soutenance publique devant un jury au cours de laquelle sont évalués le contenu du mémoire et la qualité des réponses aux questions du jury. Le comportement et le dynamisme de l'étudiant lors du stage sont évalués par le maitre de stage.

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Unité d’enseignement ayant pour objectif de lier l’écologie théorique, sa mise en œuvre opérationnelle et les enjeux de territoires vus par les acteurs de la société. Bâtie sur un format combinant cours théoriques rappelant les éléments nécessaires à la compréhension des enjeux de terrain (dynamique des écosystèmes, anthropisation, résilience des socio-écosystèmes, conservation in situ, etc.), cette UE comporte plusieurs blocs de terrain (chacun constitué d’un TD/TP préparatoire et d’une sortie « active » sur le terrain). Les territoires visités permettront de rencontrer des acteurs de la société (gestionnaires, élus, associations, bergers, …) dont le positionnement permet de comprendre comment les enjeux écologiques gouvernent leur action, et comment en retour leur action impacte la biodiversité, sa dynamique et sa distribution.

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Comment la biodiversité est-elle répartie sur la Terre ? Quels facteurs écologiques, évolutifs et historiques déterminent ces patrons de distribution de la biodiversité ? Quelles sont les modifications induites par les activités humaines sur la répartition globale de la biodiversité. Dans cette UE, nous étudierons le rôle des variations spatio-temporelles de l’environnement à l’échelle planétaire sur la dynamique de la biodiversité. Nous examinerons en particulier l’influence des cycles climatiques à temps long sur la diversité passée mais aussi actuelle des organismes. Nous aborderons aussi l’impact des activités humaines et des changements globaux sur la biodiversité à l’échelle planétaire.

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"Ce module présente la gestion de tableaux et lien entre le multivarié et l'univarié : manipulation de matrices et opérations courantes; notion de projection et de distance ; traduction des statistiques descriptives et univariées avec comme exemple la régression multiple/ACP/AFD; indices de (dis)similarité, distance; corrélation"

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"L’objectif de cette UE est de consolider les bases des étudiants en écologie et/ou en évolution en les invitant à définir un sujet et question(s) de recherche, en définissant de façon argumentée des hypothèses pertinentes, et en justifiant une stratégie d’acquisition et d’analyses de données permettant de les tester.

Contenu synthétique de l’UE:

- Travail en autonomie tuteuré : identification d’une question scientifique pertinente ; synthèse bibliographique permettant de réaliser l’état de l’art et de justifier les hypothèses scientifiques ; proposition et justification d’une démarche méthodologique (matériel et méthodes) pour tester les hypothèses proposées.

Type de sujets:

Les sujets peuvent porter sur n’importe quelle question identifiée par les étudiants (par groupe de 3/4), et validés par l’équipe pédagogique, et s’appuyer sur différentes approches permettant de s’ajuster aux attendus des différents parcours. Par exemple, les étudiants peuvent proposer une stratégie d’échantillonnage sur le terrain ou de l’expérimentation, une méta-analyse de données de la littérature, une analyse de séquences récupérées sur GenBank, une analyse de données d’occurrence récupérées dans GBIF, etc.

Dans tous les cas les projets doivent impliquer une véritable stratégie d’acquisition de données, identifiée, justifiée et décrite par les étudiants dans le matériel et méthode demandé au M1S2, avec calendrier prévisionnel du déroulement du projet et identification des tâches que chaque étudiant réalisera au sein de chaque groupe dans le cadre de la mise en œuvre du projet au M2S3. Les projets doivent également être réalistes d’un point de vue financier et proposer un budget prévisionnel, et doivent pouvoir être finalisés dans le temps disponible au M2S3.

Modalités de contrôle des connaissances:

L’enseignement se base sur une approche de type apprentissage par problème, les étudiants sont évalués sur la façon dont ils progressent dans construction de leur démarche (40% de CC), ainsi que sur leur capacité à présenter et à défendre leur projet à l’occasion d’un oral final (60% de la note globale)."

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L’objectif de cette UE est de permettre la mise en œuvre des projets définis dans le cadre de l’UE projet du M1S2.

Contenu synthétique de l’UE:

- Travail en autonomie tuteuré par groupe d’étudiant : réajustement des objectifs et de la méthodologie du projet si nécessaire, acquisition des données, analyses et interprétations écologiques et/ou évolutives selon le calendrier prévisionnel défini en M1S2, restitution des résultats dans le cadre d’un colloque commun aux différents parcours.

Modalités de contrôle des connaissances:

Comme pour l’UE projet M1, l’UE s’appuie sur une approche de type apprentissage par problème. Les étudiants sont donc évalués au fil de l’eau sur la façon dont ils progressent dans la réalisation de leur projet (40% de CC), puis en fin de semestre sur leur capacité à présenter les résultats de leur projet et à les discuter à l’occasion d’une présentation orale dans un colloque général de restitution (60% de la note globale).

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Cette UE porte sur l’analyse de l’impact de l’Homme sur le climat et l’environnement

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Présenter différentes approches méthodologiques dans une démarche appliquée, depuis l’acquisition des données jusqu’à l’interprétation. Chaque approche est traitée sur une demi-journée (3h), en abordant les méthodes d’acquisition des données (1,5h TP) et l’interprétation des résultats (1,5h TD).

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"Cette UE a pour objectif de présenter et d’expliciter les concepts, les problématiques, l’approche opérationnelle sur le terrain et en laboratoire, les stratégies méthodologiques et analytiques permettant d’inférer et de reconstituer les fluctuations de la biodiversité sauvage et exploitée par l’Homme au cours du temps. Elle s’appuie sur des corpus de données empiriques et modélisées, écologiques, paléoécologiques, paléobiogéographiques, archéobiologiques, archéologiques et palethnobiologiques. Une attention particulière sera portée sur :

- le rôle fonctionnel des perturbations écologiques comme les incendies dans les transformations du couvert végétal ;

- l’impact de l’évolution des sociétés humaines sur la dynamique des écosystèmes forestiers ;

- l’exploitation, la culture / l’élevage et la domestication des plantes et des animaux sur la base de l’étude de données modernes et bioarchéologiques. "

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L’objectif de cette UE est d’accompagner l’étudiant dans la construction de son projet professionnel et sa recherche de stage, tout en commençant à préparer son intégration dans la vie professionnelle par une vision à la fois exhaustive et personnelle des parcours professionnels possibles.

Concrètement, des séances de rencontres avec différents intervenants permettent de présenter la thèse de doctorat (présentation de l’école doctorale GAIA, interventions d’étudiants en thèse) et le tissu professionnel ciblé par les différents parcours (métiers de la recherche et secteur non-académique). Des activités propres à chaque parcours permettent ensuite de mieux cibler les domaines scientifiques les plus en lien avec les projets professionnels des étudiants. Enfin des séances de TD sont destinées à préparer les étudiants à l’exercice de rédaction d’articles scientifiques en langue anglaise.

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Nous aborderons dans cette UE les principaux concepts théoriques des processus évolutifs à travers le registre fossile. Il sera ici question de concilier mécanismes microévolutifs et macroévolution. Les concepts abordés seront: l’espèce et la variabilité intraspécifique, la spéciation et les rythmes de l’évolution, les radiations adaptatives (spéciation écologique) dans le registre fossile, les extinctions ciblées (compétition migrant-autochtone) ou de masse (grandes crises biologiques), les modalités évolutives (anagenèse et saltationisme) observées dans le registre fossile et un rappel exhaustif des mécanismes microévolutifs.

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L’objectif de cet enseignement résolument transdisciplinaire est de fournir les compétences utiles à une gestion efficace et une exploitation pertinente de données d’origine et de nature variées, et en particulier à composante spatiale. L’UE est constituée de trois axes complémentaires successifs. Le premier aborde les enjeux inhérents à la compilation de données et les solutions apportées par les systèmes de gestion de bases de données (SGBD) : de la conception de bases aux requêtes. Le second porte sur les systèmes d’information géographique (SIG) : de la représentation cartographique au géotraitement. Le troisième axe enfin présente la diversité des outils d’analyse spatiale permettant d’exploiter quantitativement les données spatiales, qu’il s’agisse de métriques ou de tests statistiques.

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L’objectif pédagogique de cette UE est de repositionner les grands types de sol à l’échelle de la planète, d’expliquer leur formation et d’identifier les phases minérales ou les facteurs abiotiques principaux susceptibles de réguler l’activité biologique des sols. A partir de cette analyse, les différents organismes du sol (micro-organismes, micro, méso et macrofaune) seront présentés ainsi que leurs relations afin de repositionner le cycle de la matière organique et des éléments minéraux dans le sol à différentes échelles temporelles et spatiales. Les notions de recyclage, de bouclage des cycles biogéochimiques et de règles d’assemblages des communautés seront également abordées. L’organisation de cette UE repose sur des cours et conférence ainsi que sur des TD et TP de terrain.

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"L’objectif est d’analyser les contraintes phylogénétiques, développementales et fonctionnelles susceptibles d’avoir régi les modifications morphologiques perceptibles dans le registre fossile. L’approche phylogénétique sera abordée par des méthodes de reconstruction applicables aux fossiles (parcimonie ; analyse cladistique). Les approches développementales et fonctionnelles (odontologie essentiellement) seront quant à elles illustrées par différentes méthodologies développées sur le campus montpelliérain (notamment microtomographie à rayons X). La révision critique d’articles de référence dans le domaine considéré donnera lieu à une présentation orale suivie de questions."

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Les changements d’usage des terres sont responsables d'environ 10% des émissions anthropogéniques de dioxyde de carbone. Les écosystèmes forestiers tropicaux peuvent participer aux deux piliers du traitement de la question du réchauffement climatiques, à savoir l'atténuation et l'adaptation :

-Les forêts et les plantations tropicales sont des puits potentiels de carbone importants, leur biomasse peut fournir de l’énergie en substitution aux carburants fossiles, tandis que la réduction de la déforestation et de la dégradation des forêts et l'amélioration de la gestion forestière (REDD+) peuvent réduire significativement les émissions anthropogéniques de GES

-La capacité d'adaptation aux changements climatiques de sociétés humaines encore essentiellement rurales dépend en partie de l'état des ressources naturelles disponibles, tandis que la nécessaire adaptation des écosystèmes tropicaux aux changements climatiques peut être favorisée par les interventions humaines.

Dans le cadre de la mise en œuvre de la Convention-Cadre des Nations Unies sur les Changements Climatiques, les mécanismes comme le Mécanisme pour un Développement Durable (MDD) et la REDD+, et les marchés volontaires, ainsi que l'adaptation aux changements climatiques basée sur les écosystèmes (ecosystem-based adaptation) fournissent un nouveau débouché pour la foresterie tropicale, ainsi qu’un levier potentiel de protection des forêts tropicales ou de leur restauration. Le module apporte une compréhension des notions de base du changement climatique, du rôle des écosystèmes tropicaux dans le cycle global du carbone et des réponses techniques, politiques et économiques aux enjeux du changement climatique.

Contenu du module :

Ce module procure les connaissances de base sur certains thèmes comme le cycle du carbone, les mécanismes et conséquences du changement climatique et les dispositifs techniques et politiques d’atténuation et d'adaptation à ce changement. Le potentiel des agroécosystèmes tropicaux est évalué à partir d’études scientifiques et de projets opérationnels existants.

Méthodes d'enseignement et d'apprentissage :

-Cours (18 heures)

-TD (3 heures).

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1. Bayesian inference: Motivation and simple example. 

2. The likelihood. 

3. A detour to explore priors. 

4. Markov chains Monte Carlo methods (MCMC)

5. Bayesian analyses in R with the Jags software.  

6. Contrast scientific hypotheses with model selection (WAIC).

7. Heterogeneity and multilevel models (aka mixed models. 

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1. « La manière dont l’Occident moderne se représente la nature est la chose du monde la moins bien partagée » (Descola, 2005, p. 56). Selon l’anthropologue Philippe Descola, la catégorie de « Nature », en tant que réalité séparée du monde humain, est une invention des Européens qui n’est qu’une des possibilités qui s’offrent aux sociétés pour rendre compte des êtres vivants et non-vivants qui les environnent.

Si Philippe Descola contribue à renouveler ainsi les questions portant sur les rapports sociétés-environnement, il s’appuie néanmoins sur une longue tradition en sciences humaines et sociales. De nombreux travaux explorent déjà les diverses formes de savoir et d’organisation sociale auxquels ces rapports donnent lieu : ethnoscience, anthropologie des techniques, anthropologie économique, ethnoécologie, sociologie des sciences et des techniques, etc.

Cette question est loin d’être confinée à la sphère académique. Elle suscite également l’intérêt des acteurs de la conservation (biodiversité, ressources naturelles, etc.) ou encore de l’industrie (pharmacologie). Elle mobilise également des populations dites « autochtones » qui revendiquent, tant au niveau local qu’international, un accès aux ressources et la préservation d’un patrimoine immatériel.

2. Située à la rencontre des sciences de la société et des sciences de la vie, ces disciplines analysent comment les sociétés humaines utilisent les plantes, les animaux, et les autres composantes du milieu, mais aussi comment leurs conceptions et les représentations de leur(s) environnement(s) orientent ces utilisations. Ces recherches explorent également la façon dont les sociétés humaines s’organisent, se perpétuent, changent pour s’adapter à de nouveaux contextes (mondialisation, changements globaux) et transmettent des savoirs sur les relations qu’elles entretiennent avec la nature.

Pendant longtemps, ces disciplines se sont plus spécifiquement focalisées sur les interrelations entre sociétés dites « traditionnelles » et leur environnement immédiat. Par la suite, dès les années 1970, les chercheurs ont reconsidéré la distinction entre sociétés dites « traditionnelles » et « modernes » pour mieux aborder les nouvelles transformations environnementales et sociales contemporaines.

En effet, d’une part, les sociétés locales, même les plus isolées, sont affectées par des événements qui se décident et se déroulent à différentes échelles (conventions internationales, crises économiques). Leur environnement immédiat est, lui aussi, affecté par des phénomènes globaux (changement climatique, érosion de la biodiversité…). En retour, leurs actions peuvent également avoir des répercussions écologiques, sociales, économiques internationales, lorsque par exemple ces sociétés s’organisent pour porter leur revendication au sein d’arènes internationales.

D’autre part, le rapport que les sociétés modernes entretiennent avec leur environnement se reconfigure face au constat d’une planète de plus en plus « artificialisée » et menacée de ruptures et de crises graves. La place de la faune et de la flore est reconsidérée et fait l’objet de controverses quant à leurs droits. Par ailleurs, l’entrée dans une nouvelle ère géologique, l’Anthropocène, est invoquée pour interpeller aussi bien les sciences de la nature que les sciences humaines et sociales sur la nécessité de considérer autrement une histoire commune de l’environnement et des sociétés.

3. Le travail même des scientifiques et des ingénieurs est appréhendé sous un nouveau jour. A ce titre, un nouveau projet scientifique en sciences humaines et sociales vise à reconsidérer le rôle des « non-humains » et appelle à trouver d’autres catégories analytiques que celles de Nature et de Culture. De nouvelles échelles et méthodes d’investigation sont aussi envisagées pour analyser des processus globaux.

Ces changements d’échelles récents invitent le chercheur en sciences humaines et sociales à (re)considérer sa démarche à travers une approche réflexive : il n'est plus un simple observateur, mais peut également être un véritable acteur des processus, quand il n'est pas directement impliqué dans un mouvement social.

4. L’objectif de ce module est d’introduire ces différents champs scientifiques et opérationnels. Il est d’apporter aux étudiants des repères et des éléments de réflexion, afin de pouvoir construire des questionnements scientifiques sur les relations sociétés – environnement, au service d’une réflexion sur les modalités de prise en charge des enjeux environnementaux et sociaux actuels. Les expériences géographiques et disciplinaires variées des intervenants permettront d’illustrer l’approche à travers un large panel de types d’écosystèmes, de contextes socioculturels et de thématiques. Dans le temps imparti, nous ne prétendrons pas aborder de manière exhaustive l'ensemble des thèmes, des approches et des méthodes. Tout étudiant qui souhaite approfondir ce domaine devra s’engager dans une démarche de formation plus approfondie.

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L’objectif de cette UE est d’accompagner les étudiants dans la finalisation de leurs projets professionnels et la préparation de l’après-master.

L’UE s’organise à l’échelle du parcours, avec des séances de discussion régulière entre l’équipe pédagogique et les étudiants.

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Le stage individuel de M2 est d’une durée d’environ 5 à 6 mois, et doit se réaliser, suivant le parcours concerné,  dans un laboratoire de recherche ou une structure du secteur non-académique. Il permet à l’étudiant d’acquérir une expérience professionnelle approfondie dans le domaine de la biodiversité, de l’évolution ou de l’écologie. Il peut s’effectuer dans une structure locale, nationale, ou internationale, sur un sujet validé par l’équipe pédagogique de façon à cadrer avec les objectifs propre au parcours suivi par l’étudiant.

Évaluation : Le stage est évalué à l’occasion d’une soutenance publique devant un jury au cours de laquelle sont évalués le contenu du mémoire et la qualité des réponses aux questions du jury. Le comportement et le dynamisme de l'étudiant lors du stage sont évalués par le maitre de stage.

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