Les collections du muséum, rassemblées pour la plupart par les conservateurs qui se sont succédé jusqu'au milieu du 20ème siècle, couvrent tous les domaines de l'histoire naturelle.
" Quant au Muséum, ce n'est point, comme beaucoup de personnes peuvent le croire, un recueil de curiosités sans autre but que d'amuser quelques oisifs. Il contient des collections d'un intérêt réel et d'une haute valeur scientifique. Ce qui donne surtout à un musée son importance, ce sont les collections typiques, c'est à dire celles qui ont servi de base à un écrit et qui contiennent les objets à l'appui des faits avancés par l'auteur. Ces collections sont à l'histoire naturelle ce que sont les archives pour l'histoire des peuples. Or, notre musée, grâce à son existence déjà plus que demi-séculaire, en possède un certain nombre."
Louis Bureau, conservateur au Muséum de Nantes de 1882 à 1919
Galerie de zoologie
Ce sont plus de mille spécimens d’animaux vertébrés qui ont été sélectionnés, étudiés, restaurés et organisés selon un parcours qui propose aux visiteurs une classification moderne du monde animal, sous-tendue par les principes de l’évolution, seuls capables d’expliquer la complexité du monde vivant.
• La salle de zoologie depuis 1875
• Présentation des vertébrés
• Les collections de zoologie
Galerie des Sciences de la Terre et de l'Univers
Constituées depuis le 19ème siècle, les collections des Sciences de la Terre et de l'Univers regroupent les minéraux, roches et fossiles. La collection de météorites, l'une des plus riches de France, illustre nos connaissances sur l'Univers.
• Les collections des sciences de la Terre et de l'Univers
Vivarium
Une vingtaine d’espèces vivantes régionales, nationales et exotiques illustrent la diversité de ce groupe souvent mal aimé.
Le Vivarium du Muséum est membre de la Banque des Sérums Antivenimeux (BSA) et de l'Association Française des Parcs Zoologiques (AFdPZ). Le vivarium participe à la préservation des espèces, en conservant et en reproduisant des espèces protégées au sein du muséum mais également en participant au plan d’action biodiversité sur la métropole et en collaborant avec des partenaires scientifiques sur des projets environnementaux et de recherches.
Créé dès 1955 et plusieurs fois rénové, le vivarium s'est enrichi au fil des années de divers groupes d'animaux : insectes, petits mammifères, tortues, crocodiles, serpents. En 2017, il se spécialise finalement dans la présentation du groupe des squamates (serpents et lézards).
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Malacologie
La collection de coquilles de mollusques du Muséum est le fruit de nombreuses collectes effectuées dans le monde entier au cours du XIXème siècle et au début du XXème siècle. La présentation des 5 000 coquilles de gastéropodes (mollusques à une seule coquille, le plus souvent en spirale) exposées dans la mezzanine du Muséum, date des années 1920, époque ou Ernest Marchand, alors conservateur du Muséum, réorganise le contenu des vitrines.
Collections de botanique
Constituée d'environ 6000 coupes de bois, 300.000 planches d'herbiers et d'un grand nombre de graines et fruits, la collection de botanique retrace l’importante activité scientifique des botanistes au fil des siècles. Aujourd’hui, ces collections sont conservées dans les réserves.
En montant l'escalier qui mène au premier étage, le visiteur découvre une belle collection de planchettes de bois en coupe longitudinale exposées en lambris le long des murs, du vestibule jusqu'au palier du premier étage. Cette présentation date de 1903 et est l'œuvre de Louis Bureau, conservateur directeur de l'époque : chaque planchette est vernie et porte une étiquette manuscrite en 1900 indiquant la famille, le genre et l'espèce de l'arbre, son aire de répartition et l'usage de son bois.
Collections d'Ethnologie
Elle est constituée de près de 400 objets, résultat de la collecte de voyageurs naturalistes : Busseuil, Cailliaud, de Cornulier, Balagny... Cette collection a été exposée, en partie, jusqu'en 2003. Elle est actuellement conservée dans les réserves du muséum.
La bibliothèque scientifique
D'une richesse notable, la bibliothèque offre un libre accès à un patrimoine naturaliste unique et original : environ 30 000 livres du XVIe siècle à nos jours, près de 3 000 revues (scientifiques et de vulgarisation), et bien d’autres documents (cartes géologiques, archives,… ). Cette documentation spécialisée est régulièrement actualisée.
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Médiathèque
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Cet espace, spécialisé dans le domaine des sciences, est intégré au réseau de la Bibliothèque municipale offrant aux usagers un catalogue commun et la même carte d’abonnement. Cette carte permet d’emprunter 15 documents au choix sur l’ensemble du réseau, pour une durée de 4 semaines (6 semaines en juillet et en août). Au muséum, l’emprunt est fixé à 10 ouvrages, 2 DVD et 1 jeu, parmi plus de 8.000 références disponibles en prêt ou en consultation sur place.
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Œuvres d'Alain Thomas
Le Muséum et l’artiste Alain Thomas entretiennent depuis 2006 un partenariat fort. En décembre 2018, le muséum avait inauguré la nouvelle frise ornementale de sa façade, réalisée par l’artiste, et avait accueilli la première édition du spectacle « Lucia » (renouvelée plusieurs années). En 2019, c’est au tour du « calliste septicolore », d’être exposé au sein de l’établissement. Cette peinture, une huile sur bois, qui représente l’un des plus beaux spécimens d’oiseaux.