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L'agroécologie existe en tant que discipline scientifique depuis les années 1930, en commençant principalement à l'échelle du champ et de la parcelle et en se concentrant sur les interactions biologiques entre les éléments de l'écosystème et l'agriculture. Cette approche, qui considère les exploitations agricoles comme des écosystèmes régis par des forces écologiques, a permis de mettre au point de nouvelles méthodes de gestion qui n'auraient pas été envisagées autrement. Les formes biologiques de lutte contre les parasites par le rétablissement des équilibres naturels en sont un exemple clé.
Tout comme le domaine de l'écologie s'est développé, l'agroécologie a élargi son champ d'action en appliquant les principes écologiques à la conception et à la gestion des agroécosystèmes, au-delà des champs, pour inclure les paysages et les communautés. Elle englobe de plus en plus l'organisation sociale des communautés, reconnue comme l'un des piliers de l'agroécologie. Au cours des dernières décennies, la diffusion et l'adoption de l'agroécologie ont largement reposé sur la dissémination entre agriculteurs, les chercheurs soutenant l'innovation des agriculteurs.
En tant que discipline scientifique, l'agroécologie n'est pas normative ; elle ne fournit pas de recettes ou de paquets techniques. Elle repose sur l'application locale de principes agroécologiques de base. Le cadre de la FAO sur l'agroécologie repose sur les éléments suivants : diversité, cocréation et partage des connaissances, synergies, efficacité, recyclage, résilience, valeurs humaines et sociales, culture et traditions alimentaires, gouvernance responsable, économie circulaire et solidaire. Le choix des pratiques de gestion et des technologies pour parvenir à l'agroécologie ou pour s'orienter vers une transition agroécologique est toujours spécifique à un lieu, façonné par un contexte socio-écologique donné.
La science de l'agroécologie reconnaît explicitement la valeur de la recherche et des connaissances participatives ascendantes et encourage : (i) le rapprochement des processus d'innovation formels et informels ; (ii) la combinaison des systèmes de connaissances et de l'expertise locale avec les connaissances scientifiques ; (iii) la reconnaissance et le respect des agriculteurs et des fournisseurs de denrées alimentaires en tant que détenteurs de connaissances, co-chercheurs et innovateurs.