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3.6 : Limites des populations - Biologie


C'est une donnée (c'est-à-dire un fait empiriquement démontrable) que tous les organismes sont capables de produire beaucoup plus d'une copie d'eux-mêmes. Au bout de 500 ans, un seul couple d'éléphants pourrait (théoriquement) produire environ 15 000 000 de descendants vivants.72 Il est clair que si ces 15 000 000 d'éléphants s'appariaient pour former 7 500 000 couples reproducteurs, dans 500 ans (1000 ans au total), il pourrait y en avoir jusqu'à 7,5 x 106 x 1,5 x 107 ou 1,125 x 1014 éléphants. En supposant que chaque éléphant adulte pèse environ 6 000 kilogrammes, ce qui est la moyenne entre les mâles plus grands et les femelles plus petites, le résultat final serait d'environ 6,75 x 1018 kilogrammes d'éléphant. Encore une fois, nous commettons clairement au moins une erreur dans notre logique.

Les éléphants et les bactéries ne sont pas les seuls types d'organismes sur Terre. En fait, chaque type d'organisme connu peut produire beaucoup plus de descendants qu'il n'en faut pour se remplacer avant de mourir. Ce trait est connu sous le nom de superfécondité. Mais la croissance illimitée n'est pas et ne peut pas se produire pendant très longtemps - d'autres facteurs doivent agir pour la contraindre. En fait, si vous deviez surveiller les populations de la plupart des organismes, vous constateriez que le nombre d'un organisme particulier dans un environnement particulier a tendance à fluctuer autour d'un niveau dit d'état d'équilibre. Par état stable, nous entendons que même si des animaux naissent et meurent continuellement, le nombre total d'organismes reste à peu près constant.

Alors qu'est-ce qui équilibre les effets de la superfécondité, qu'est-ce qui limite la croissance démographique ? La réponse évidente à cette question est le fait que les ressources nécessaires à la croissance sont limitées et que les lieux de vie des organismes sont limités. Thomas Malthus (1766-1834) a été le premier à articuler clairement le rôle des ressources limitées comme une contrainte sur la population. C'était un argument purement logique. La compétition entre un nombre croissant d'organismes pour un approvisionnement limité en ressources limiterait nécessairement le nombre d'organismes. Malthus a brossé un tableau plutôt sombre d'organismes luttant les uns contre les autres pour accéder à ces ressources, beaucoup vivant dans une version organique de la pauvreté, mourant de faim parce qu'ils ne pouvaient pas rivaliser avec les autres pour la nourriture ou les espaces dont ils avaient besoin pour prospérer. Un point que Malthus a ignoré, ou plus probablement ignoré, est que les organismes se comportent rarement de cette manière. Il est courant de trouver divers types de comportements qui limitent la lutte directe pour les ressources. Par exemple, dans certains organismes, un adulte doit établir (et défendre) un territoire avant de pouvoir se reproduire avec succès.73 Le résultat final de ce type de comportement est de stabiliser la population autour d'un niveau d'équilibre, qui est fonction à la fois des contraintes environnementales et comportementales.

L'environnement d'un organisme comprend tous les facteurs qui influencent l'organisme et par lesquels l'organisme influence d'autres organismes et leurs environnements. Ceux-ci comprennent des facteurs tels que les changements climatiques, ainsi que les changements dans la présence ou l'absence d'autres organismes. Par exemple, si un organisme dépend de manière importante d'un autre, l'extinction du premier influencera nécessairement la survie du second.74 De même, l'introduction d'un nouveau type d'organisme ou d'un nouveau trait (pensez à la photosynthèse oxygénée) dans un environnement établi peut perturber les interactions et les conditions existantes. Lorsque l'environnement change, le niveau de population à l'état d'équilibre actuel peut ne pas être durable ou bon nombre des différents types d'organismes présents peuvent ne pas être viables. Si le climat devient plus sec ou plus humide, plus froid ou plus chaud, si les températures annuelles atteignent des extrêmes plus importants, ou si de nouveaux organismes (y compris de nouveaux agents pathogènes pathogènes) pénètrent dans une zone, la densité moyenne de la population peut changer ou, dans certains cas, si l'environnement change est assez drastique, peut même tomber à zéro, c'est-à-dire que certaines populations pourraient disparaître. Les conditions et les changements environnementaux influenceront le niveau de population à l'état d'équilibre durable d'un organisme (ce à quoi il faut penser dans le contexte du réchauffement climatique, quelle qu'en soit la cause).

Un exemple immédiat de ce type de comportement concerne la population humaine. Autrefois limitée par la maladie, la guerre et la famine périodique, l'introduction de meilleures mesures de santé publique et d'assainissement, un approvisionnement alimentaire plus sûr et des réductions de la mortalité infantile ont conduit la population humaine à augmenter considérablement. Aujourd'hui, dans de nombreux pays, les populations semblent se diriger vers un nouvel état stable, bien qu'on ne sache pas exactement quel sera le niveau final de la population totale.75 Différents modèles ont été développés sur la base de différents niveaux de fécondité moyenne. Dans de nombreux pays, la natalité est déjà tombée dans le domaine de la basse fécondité, même si cela ne garantit pas qu'elle y restera !76 Dans ce domaine (en ignorant l'immigration), la population d'un pays diminue en réalité avec le temps, puisque le nombre d'enfants nés n'est pas égal au nombre de personnes qui meurent. Cela en soi peut générer des tensions sociales. Les baisses du taux de natalité par femme sont corrélées à des réductions de la mortalité infantile (généralement dues à la vaccination, à l'amélioration de la nutrition et de l'hygiène) et à l'augmentation du niveau d'éducation et de l'autodétermination reproductive (c'est-à-dire l'émancipation) des femmes. Là où les femmes ont le droit de contrôler leur comportement reproductif, le taux de natalité a tendance à être plus faible. Il est clair que les changements dans l'environnement, et ici nous incluons l'environnement sociopolitique, peuvent considérablement influencer le comportement et servir à limiter les niveaux de reproduction et de population.


45.3 Limites environnementales à la croissance démographique

À la fin de cette section, vous serez en mesure d'effectuer les opérations suivantes :

  • Expliquer les caractéristiques et les différences entre les modèles de croissance exponentielle et logistique
  • Donner des exemples de croissance exponentielle et logistique des populations naturelles
  • Décrire comment la sélection naturelle et l'adaptation environnementale ont conduit à l'évolution de modèles particuliers d'histoire de vie

Bien que les histoires de vie décrivent la façon dont de nombreuses caractéristiques d'une population (telles que leur structure d'âge) changent au fil du temps d'une manière générale, les écologistes des populations utilisent une variété de méthodes pour modéliser mathématiquement la dynamique de la population. Ces modèles plus précis peuvent ensuite être utilisés pour décrire avec précision les changements survenus dans une population et mieux prédire les changements futurs. Certains modèles acceptés de longue date sont maintenant modifiés ou même abandonnés en raison de leur manque de capacité prédictive, et les chercheurs s'efforcent de créer de nouveaux modèles efficaces.

Croissance exponentielle

Charles Darwin, dans sa théorie de la sélection naturelle, a été fortement influencé par l'ecclésiastique anglais Thomas Malthus. Malthus a publié un livre en 1798 indiquant que les populations aux ressources naturelles illimitées croissent très rapidement, ce qui représente une croissance exponentielle, puis la croissance démographique diminue à mesure que les ressources s'épuisent, indiquant une croissance logistique.

Le meilleur exemple de croissance exponentielle est celui des bactéries. Les bactéries se reproduisent par fission procaryote. Cette division prend environ une heure pour de nombreuses espèces bactériennes. Si 1000 bactéries sont placées dans un grand flacon avec une quantité illimitée de nutriments (afin que les nutriments ne s'épuisent pas), après une heure, il y a un cycle de division et chaque organisme se divise, ce qui donne 2000 organismes, soit une augmentation de 1000. Dans une heure, chacun des 2000 organismes doublera, produisant 4000, soit une augmentation de 2000 organismes. Après la troisième heure, il devrait y avoir 8000 bactéries dans le flacon, soit une augmentation de 4000 organismes. Le concept important de la croissance exponentielle est le taux de croissance démographique accéléré - le nombre d'organismes ajoutés à chaque génération reproductrice - c'est-à-dire qu'il augmente à un rythme de plus en plus rapide. Après 1 jour et 24 de ces cycles, la population serait passée de 1000 à plus de 16 milliards. Lorsque la taille de la population, N, est tracée au fil du temps, une courbe de croissance en forme de J est produite (figure 45.9).

L'exemple des bactéries n'est pas représentatif du monde réel où les ressources sont limitées. De plus, certaines bactéries mourront au cours de l'expérience et ne se reproduiront donc pas, diminuant le taux de croissance. Par conséquent, lors du calcul du taux de croissance d'une population, le taux de mortalité () (nombre d'organismes qui meurent pendant un intervalle de temps particulier) est soustrait du taux de natalité (B) (nombre d'organismes nés pendant cet intervalle). Ceci est montré dans la formule suivante :

Le taux de natalité est généralement exprimé par habitant (pour chaque individu). Ainsi, B (taux de natalité) = bN (le taux de natalité par habitant «b« multiplié par le nombre d'individus »N") et (taux de mortalité) = dN (le taux de mortalité par habitant "d" multiplié par le nombre d'individus "N»). De plus, les écologistes s'intéressent à la population à un moment donné, un intervalle de temps infiniment petit. Pour cette raison, la terminologie du calcul différentiel est utilisée pour obtenir le taux de croissance « instantané », remplaçant le monnaie en nombre et en temps avec une mesure instantanée du nombre et du temps.

Notez que le "" associé au premier terme fait référence à la dérivée (comme le terme est utilisé en calcul) et est différent du taux de mortalité, également appelé ". " La différence entre les taux de natalité et de mortalité est encore simplifiée en substituant le terme "r» (taux d'augmentation intrinsèque) pour la relation entre les taux de natalité et de mortalité :

La valeur "r" peut être positif, ce qui signifie que la population augmente en taille ou négatif, ce qui signifie que la population diminue en taille ou zéro, où la taille de la population ne change pas, une condition connue sous le nom de croissance démographique zéro . Un raffinement supplémentaire de la formule reconnaît que différentes espèces ont des différences inhérentes dans leur taux d'augmentation intrinsèque (souvent considéré comme le potentiel de reproduction), même dans des conditions idéales. De toute évidence, une bactérie peut se reproduire plus rapidement et avoir un taux de croissance intrinsèque plus élevé qu'un humain. Le taux de croissance maximal pour une espèce est son potentiel biotique, ou rmax , changeant ainsi l'équation en :

Croissance logistique

Une croissance exponentielle n'est possible que lorsque des ressources naturelles infinies sont disponibles, ce qui n'est pas le cas dans le monde réel. Charles Darwin a reconnu ce fait dans sa description de la « lutte pour l'existence », qui stipule que les individus seront en compétition (avec des membres de leur propre espèce ou d'autres espèces) pour des ressources limitées. Ceux qui réussissent survivront pour transmettre leurs propres caractéristiques et traits (dont nous savons maintenant qu'ils sont transférés par les gènes) à la génération suivante à un rythme plus rapide (sélection naturelle). Pour modéliser la réalité des ressources limitées, les écologistes des populations ont développé le modèle de croissance logistique.

Capacité de charge et modèle logistique

Dans le monde réel, avec ses ressources limitées, la croissance exponentielle ne peut pas continuer indéfiniment. Une croissance exponentielle peut se produire dans des environnements où il y a peu d'individus et des ressources abondantes, mais lorsque le nombre d'individus devient suffisamment grand, les ressources s'épuisent, ralentissant le taux de croissance. Finalement, le taux de croissance plafonnera ou se stabilisera (figure 45.9). Cette taille de population, qui représente la taille de population maximale qu'un environnement particulier peut supporter, est appelée capacité de charge, ou K .

La formule que nous utilisons pour calculer la croissance logistique ajoute la capacité de charge comme force modératrice du taux de croissance. L'expression "KN" indique combien d'individus peuvent être ajoutés à une population à un stade donné, et "KN" divisé par "K” est la fraction de la capacité de charge disponible pour une croissance future. Ainsi, le modèle de croissance exponentielle est restreint par ce facteur pour générer l'équation de croissance logistique :

Remarquez que lorsque N est très petit, (K-N)/K devient proche de K/K ou 1, et le côté droit de l'équation se réduit à rmaxN, ce qui signifie que la population augmente de façon exponentielle et n'est pas influencée par la capacité de charge. D'autre part, quand N est large, (K-N)/K proche de zéro, ce qui signifie que la croissance démographique sera fortement ralentie voire stoppée. Ainsi, la croissance démographique est fortement ralentie dans les grandes populations par la capacité de charge K. Ce modèle permet également pour la population d'une croissance démographique négative, ou d'un déclin de la population. Cela se produit lorsque le nombre d'individus dans la population dépasse la capacité de charge (car la valeur de (K-N)/K est négative).

Un graphique de cette équation donne une courbe en forme de S (figure 45.9), et il s'agit d'un modèle de croissance démographique plus réaliste que la croissance exponentielle. Il y a trois sections différentes pour une courbe en forme de S. Initialement, la croissance est exponentielle car il y a peu d'individus et de nombreuses ressources disponibles. Puis, à mesure que les ressources commencent à se limiter, le taux de croissance diminue. Enfin, la croissance se stabilise à la capacité de charge de l'environnement, avec peu de changement dans la taille de la population au fil du temps.

Rôle de la compétition intraspécifique

Le modèle logistique suppose que chaque individu au sein d'une population aura un accès égal aux ressources et, par conséquent, une chance égale de survie. Pour les plantes, la quantité d'eau, la lumière du soleil, les nutriments et l'espace pour pousser sont les ressources importantes, tandis que chez les animaux, les ressources importantes comprennent la nourriture, l'eau, l'abri, l'espace de nidification et les partenaires.

Dans le monde réel, la variation phénotypique entre les individus au sein d'une population signifie que certains individus seront mieux adaptés à leur environnement que d'autres. La compétition qui en résulte entre les membres de la population d'une même espèce pour les ressources est appelée compétition intraspécifique (intra- = "à l'intérieur" -spécifique = "espèce"). La compétition intraspécifique pour les ressources peut ne pas affecter les populations qui sont bien en deçà de leur capacité de charge – les ressources sont abondantes et tous les individus peuvent obtenir ce dont ils ont besoin. Cependant, à mesure que la taille de la population augmente, cette compétition s'intensifie. De plus, l'accumulation de déchets peut réduire la capacité de charge d'un environnement.

Exemples de croissance logistique

La levure, un champignon microscopique utilisé pour faire du pain et des boissons alcoolisées, présente la courbe classique en forme de S lorsqu'elle est cultivée dans un tube à essai (Figure 45.10a). Sa croissance se stabilise à mesure que la population épuise les nutriments. Dans le monde réel, cependant, il existe des variations à cette courbe idéalisée. Les exemples de populations sauvages comprennent les moutons et les phoques communs (Figure 45.10b). Dans les deux exemples, la taille de la population dépasse la capacité de charge pendant de courtes périodes de temps, puis tombe en dessous de la capacité de charge par la suite. Cette fluctuation de la taille de la population continue de se produire alors que la population oscille autour de sa capacité de charge. Pourtant, même avec cette oscillation, le modèle logistique est confirmé.

Connexion visuelle

Si la principale source de nourriture des phoques diminuait en raison de la pollution ou de la surpêche, laquelle des situations suivantes se produirait probablement ?


Effets de la compétition interspécifique sur la population

La compétition pour les ressources qui se produit entre les membres de différentes espèces est appelée compétition interspécifique.

La compétition pour la nourriture s'applique également aux individus d'espèces différentes qui ont besoin du même type de nourriture.

Par exemple, deux espèces prédatrices différentes peuvent rivaliser pour la même espèce de proie.

La sévérité de la compétition interspécifique dépend de l'étendue de la similitude ou du chevauchement des besoins des différents individus et de la pénurie d'approvisionnement dans l'habitat. Une telle compétition peut avoir les effets suivants sur la population.

Les huit effets de la compétition interspécifique sur la population sont les suivants :

1. Régulation de la taille de la population 2. Ségrégation des espèces en différentes niches 3. Principe d'exclusion compétitive 4. Compétition d'exploitation 5. Compétition d'interférence 6. Compétition et variation biologique 7. Compétition et déplacement de caractère 8. Équation logistique et compétition interspécifique.

1. Régulation de la taille de la population:

Le rôle de la compétition dans la régulation de la taille de la population est directement effectif en provoquant des mortalités par les combats, la destruction des nids et la perte de nourriture. Cela entraîne également une augmentation de la prédation et de la dispersion dans d'autres régions.

2. Ségrégation des espèces dans différentes niches:

La compétition interspécifique est le facteur le plus critique qui confine une espèce à une niche particulière. Cela devient évident avec l'expansion de l'espèce au-delà des limites habituelles de sa niche lorsque cette compétition est terminée. Ainsi, la compétition interspécifique entraîne la ségrégation des espèces dans différentes niches.

3. Principe d'exclusion concurrentielle:

Le principe a été nommé d'après ses principaux auteurs, le principe de Gause (Lack, 1944), le principe de Gause de Volterra (Hutchinson, 1957) et le principe d'exclusion compétitive de Hardin. Le principe d'exclusion compétitive de Gause stipule qu'aucune espèce ne peut coexister si elle occupent la même niche. En d'autres termes, une niche écologique ne peut être simultanément et complètement occupée par des populations stabilisées de plus d'une espèce.

Dans son expérience classique, Gause (1934) a d'abord cultivé Paramecium caudatum et Paramecium Ha dans des cultures séparées et a découvert que chaque espèce augmentait en nombre selon l'équation logistique. Cependant, P. aurelia croît en nombre plus rapidement que P. caudatum et montre plus d'individus dans le même volume de milieu de culture.

Mais lorsqu'il a cultivé les deux espèces ensemble dans le même volume de culture, il a observé qu'initialement les deux espèces ont augmenté en nombre, mais finalement P. caudatum a décliné et s'est éteint (Fig. 3.6). Il a répété son expérience et a constaté que P. aurelia gagnait toujours la compétition entre les deux espèces. Gause a attribué le résultat au besoin de "mais une seule niche dans les conditions de l'expérience".

Il existe d'autres exemples illustrant le principe de Gause. Park (1948, 1954, 1962) a mené des expériences en laboratoire sur deux espèces de coléoptères de la farine, Tribolium confusum et Tribolium castaneum. Il a découvert que dans les cultures mixtes, une espèce l'emporte toujours sur une autre. Mais cela dépendait des conditions environnementales. T.castaneum gagne toujours (ou T. confusum s'éteint) dans des conditions de température élevée (34°C) et d'humidité élevée (70% HR), tandis que T. confusum toujours (T. castaneum s'éteint) dans des climats frais et secs, c'est-à-dire dans des conditions de basse température et de faible humidité (30% HR). Dans certaines conditions environnementales différentes (tableau 3.1), une espèce du temps a survécu, parfois l'autre. Ceci nous amène à conclure que les espèces peuvent coexister même face à une compétition interspécifique à condition que leurs niches ne se chevauchent pas trop.

4. Compétition d'exploitation:

L'interaction compétitive peut provoquer une exploitation, qui se développe lorsque deux espèces sont en compétition pour la même ressource. Lorsque deux coléoptères de la farine, T. confusum et T. castaneum, sont maintenus ensemble, l'un chasse l'autre en compétition selon les conditions du laboratoire. Cependant, lorsque leurs cultures ont été infestées par Adelina, un parasite sporozoaire qui peut tuer les coléoptères, il s'est avéré avoir un effet important sur T. castaneum mais pas sur T. confusum.

Ces expériences ont démontré que le résultat de la compétition n'est pas invariable mais est plutôt affecté à la fois par des facteurs extrinsèques comme le temps et les parasites et par des propriétés intrinsèques comme la composition génétique des populations concurrentes.

5. Compétition d'interférence :

Elle peut être définie comme une compétition dans laquelle les individus interfèrent activement les uns avec les autres pour accéder aux ressources. Il se produit lorsque deux espèces ne sont pas en compétition au sens de l'exploitation, mais lorsque leur coexistence dans le même habitat modifie un certain comportement de l'une ou l'autre Par exemple, l'odeur ou la simple vue d'une souris mâle d'une espèce différente peut provoquer un avortement chez femelles récemment fécondées de certaines espèces. Lorsque l'exploitation et l'interférence se développent entre espèces sympatriques, la compétition est la plus intense.

6. Compétition et Variation Biologique :

Les effets sélectifs de la compétition affectent naturellement l'étendue de la variation qui est maintenue dans les populations d'espèces. L'effet sera lié à la nature taxonomique des populations concurrentes. Si l'habitat est occupé par une population d'espèces composée de segments métissés mais géographiquement ou écologiquement discrets, tels que des sous-espèces ou des écotypes, la compétition entre eux aura tendance à étendre la variation au sein des populations individuelles jusqu'à ce qu'elle se rapproche de la variation au sein de l'habitat.

En d'autres termes, la plage de tolérance globale de l'espèce s'élargira ou la compétition aura tendance à élargir la variation biologique déjà présente dans les segments si, par contre, l'habitat est occupé par des populations d'espèces indépendantes concurrentes, le flux de gènes sera donc très très restreint.

La pression de la compétition interspécifique sélectionnera dans ce cas dans chaque population d'espèces les génomes qui confèrent une adaptation particulière à une étendue particulière et limitée de l'environnement. Dans ce cas, la compétition aura donc tendance à réduire la variation biologique présente dans chacune des espèces concurrentes.

7. Compétition et déplacement de personnage :

Le déplacement de caractère est défini comme la divergence des caractéristiques de deux espèces par ailleurs similaires où leurs aires de répartition se chevauchent, causée par les effets sélectifs de la compétition entre les espèces dans la zone de chevauchement.

Dans le phénomène de déplacement de caractère, les traits de caractère de deux espèces étroitement apparentées diffèrent davantage lorsqu'elles surviennent en sympatrie (deux espèces coexistant au sein d'une même zone géographique) qu'en allopatrie (lorsque leurs distributions ne se chevauchent pas, elles sont dites allopatriques) . Les pinsons terrestres (Geospiza spp.) des îles Galapagos, décrits pour la première fois par Darwin, fournissent un exemple de déplacement de caractère. Le déplacement de caractère se produit lorsque la compétition interspécifique entraîne une sélection naturelle provoquant des changements dans la morphologie de deux espèces étroitement apparentées.

8. Équation logistique et compétition interspécifique :

Pour une seule population, i, on peut écrire l'équation logistique –

Dans cette équation, tous les paramètres ont été indicés pour montrer qu'ils sont spécifiques à la population i. La compétition intra-spécifique apparaît sous le terme Ni/Ki. Lorsque Ni se rapproche de Ki, Ni/Ki se rapproche de 1 et la quantité (1 – Ni/Ki) se rapproche de 0. Un équilibre stable (dNi/dt = 0) est atteint lorsque Ni = Ki.

S'il existe une population j qui est en compétition avec la population i pour les ressources et que la population J a une densité Nj et une capacité de charge Kj. Naturellement, la pression concurrentielle de la population j aura un effet négatif sur la population i et réduira le taux de croissance de la population i. Cette idée peut être incorporée dans l'équation logistique en soustrayant un terme qui représente l'effet de la compétition interspécifique (avec l'espèce j sur l'espèce i).

dNi/dt = ri Ni (1 – Ni/Ki – [Effet compétitif de j sur i] )

Cette équation comprend désormais des termes pour la compétition intraspécifique (Ni/Ki) et la compétition interspécifique. Les deux termes agissent comme des termes d'actualisation (soustractions) et l'équation peut s'écrire : dNi/dt = ri Ni (1 – [concurrence intra-spécifique] – [effet compétitif de j sur i] Il faut comprendre que dans ce modèle, les effets intra-spécifiques et inter-spécifiques sont indépendants les uns des autres. Afin de montrer une interaction entre les deux effets, nous devons inclure un terme où le produit des deux a été soustrait de 1.

Volterra a incorporé la compétition interspécifique dans l'équation logistique en incorporant le terme aij Nj/Ki dans la quantité entre parenthèses. Par conséquent, l'équation devient –

DNi/dt = ri Ni (1 – Ni/Ki – aijNj/Ki)

Où Nj = le nombre d'individus de l'espèce concurrente j

aij = coefficient de concurrence

Le coefficient de compétition peut être défini comme une mesure du degré auquel une espèce, j, utilise les ressources d'une autre, i, exprimé en termes de conséquences démographiques de l'interaction. En d'autres termes, aij est l'effet d'un individu de l'espèce j sur le taux de croissance exponentiel de la population de l'espèce i. La multiplication de aij par Nj (la taille de la population concurrente j) convertit la population de l'espèce concurrente en unités d'espèce i sur lesquelles elle a un effet.

En divisant le produit aij Nj par Ki, comme le montre l'équation, on obtient la proportion de la capacité de charge de i qui est occupée par des unités équivalentes d'individus de i. Cependant, la population i aura également un certain effet compétitif sur la population j.

Ceci peut être montré par l'équation suivante :

dNj/dt = rjNj (1 – Nj/Kj – ajiNi/Kj) Cette équation montre comment la compétition intraspécifique dans la population j et l'effet compétitif de la population i sur la population j affectent le taux de croissance de la population.


Populations et durabilité

La taille de la population est un équilibre entre taux de mortalité et taux de reproduction. Un habitat ne peut pas supporter une population plus grande que sa capacite de transport en raison de l des facteurs limitants, qui place un limite de la taille de la population. Les facteurs limitatifs peuvent inclure nourriture, l'eau, léger, oxygène, abri, prédateurs,parasites, intensité de concurrence au sein et entre les espèces, etc.

(b) expliquer le sens du terme capacité de charge

(c) décrire les relations prédateur-proie et leurs effets possibles sur la taille des populations à la fois du prédateur et de la proie

Les prédateurs sont des animaux qui chassent d'autres animaux (proies). La prédation peut agir comme un facteur limitant sur la taille de la population d'une proie.

  1. Plus de prédateurs = plus de proies mangées.
  2. La population de proies diminue = moins de nourriture pour les prédateurs.
  3. Moins de prédateurs survivent = la population de prédateurs diminue.
  4. Moins de proies maintenant mangées = la population de proies augmente.
  5. Plus de proies = le nombre de prédateurs augmente et le cycle recommence.

(d) expliquer, avec des exemples, les termes compétition interspécifique et intraspécifique

Concurrence Se produit quand Ressources(comme la nourriture ou l'eau) sont pas présent en quantité suffisante satisfaire les besoins de tous les individus qui dépendent de ces ressources. Au fur et à mesure que l'intensité de la concurrence augmente, la le taux de reproduction diminue (moins d'organismes ont suffisamment d'organismes pour se reproduire), tandis que le le taux de mortalité augmente (moins d'organismes ont suffisamment de ressources pour survivre). Il existe deux types de concours :

  • Compétition intraspécifique - compétition entre les individus de la même espèce pour les mêmes ressources, par ex. cornes de verrouillage des cerfs mâles lors de la compétition pour les partenaires.
  • Compétition interspécifique - compétition entre individus de différentes espèces pour les mêmes ressources, par ex. guépards et lions en compétition pour la même proie.

En 1934, GeorgyiFrantsevitchGause fait pousser deux espèces de Paramécie, à la fois séparément et ensemble. Quand ensemble, il y avait concurrence pour la nourriture, avec Paramécie aurélie obtenir plus de nourriture efficacement que Paramécie-caudatum, résultant en Paramécie caudatum mourir et les chiffres pour Paramécie aurélie augmentant, devenant finalement le seules espèces restantes.

Gause a conclu que plus chevauchement entre niches de deux espèces entraînerait compétition plus intense. Si deux espèces ont exactement la même niche, l'une serait surclassé par l'autre et mourrait ou s'éteindre dans cet habitat - principe d'exclusion concurrentielle – utilisé pour expliquer pourquoi des espèces particulières ne poussent que dans des endroits particuliers.

Cependant, d'autres observations et expériences suggèrent que l'extinction n'est pas nécessairement certaine :

  • La compétition interspécifique pourrait entraîner une population étant plus petite que l'autre, avec les deux tailles de population restant relativement constant.
  • Il est important de réaliser qu'en laboratoire, il est facile d'exclure les effets d'autres variables, donc l'habitat des deux espèces reste très stable. Dans la nature, cependant, un large éventail de variablespeut agir comme des facteurs limitants pour la croissance de différentes populations - les variables peuvent changer sur une base quotidienne ou même au cours d'une année. Par exemple, des expériences sur la compétition entre les coléoptères de la farine Triboliumconfusum et Triboliumcastaneum a initialement confirmé la principe d'exclusion concurrentielle - les castaneum la taille de la population a augmenté, tandis que T. confusum s'est éteint - mais même un petit changement de la température pourrait changer le résultat de sorte que T. confusum survécu à la place.

(e) distinguer les termes conservation et préservation

(g) expliquer que la conservation est un processus dynamique impliquant la gestion et la remise en état

Préservation est le maintien de la biodiversité, y compris la diversité entre espèces, diversité génétique au sein de l'espèce, et l'entretien d'une variété de habitat et les écosystèmes.La conservation est un dynamique processus impliquant la gestion et réclamation.

Malheureusement, une population humaine en constante augmentation peut menacer la biodiversité par :

  • Surexploitation des populations sauvages pour nourriture (par exemple le cabillaud de la mer du Nord), pour sport (par exemple les requins) et pour Commerce (par exemple les perles récoltées sur les huîtres d'eau de mer et les palourdes d'eau douce) : les espèces sont récolté plus vite qu'ils ne peuvent remplir
  • Destruction de l'habitat et la fragmentation en raison de plus pratiques agricoles intensives, augmenté la pollution, ou bâtiment répandu.
  • Introduction d'espèces à un écosystème par l'homme, délibérément ou accidentellement. Ceux-ci peuvent surclasser espèces indigènes, qui pourraient disparaître.

La conservation peut impliquer l'établissement d'aires protégées telles que Parcs nationaux ou Sites d'intérêt scientifique particulier. Cela peut aussi consister à donner Protection légale aux espèces menacées, ou de les conserver ex situ dans les zoos ou Jardins botaniques. Cependant, le maintien de la biodiversité dans des écosystèmes dynamiques nécessite une gestion prudente.

Certaines stratégies de gestion comprennent :

  • Augmenter la capacité de charge en fournissant plus de nourriture.
  • Déplacer des individus pour agrandir les populations.
  • Escrime limiter la dispersion des individus.
  • Contrôler la prédation et les braconniers.
  • Vacciner individus contre la maladie.
  • Préserver les habitats par prévenir la pollution/perturbation, ou intervenir à restreindre le déroulement de la succession, par exemple. recépage, fauchage, pâturage.

Préservation est la protection d'écosystèmes, encore inutilisés par l'homme, le laissant untouched so it is kept exactly as it is.

(f) explain how the management of an ecosystem can provide resources in a sustainable way, with reference to timber production in a temperate country

With human population getting larger and expanding exponentially, it is putting pression on our resources. More intensive methods need to be used to exploit our environment for resources, however such methods can disrupt or destroy ecosystems, reduce biodiversity or deplete resources. One situation is the potential conflict between our need for resources and conservation is in wood and timber production.

(h) discuss the economic, social and ethical reasons for conservation of biological resources

(i) outline, with examples, the effects of human activities on the animal and plant populations in the Galapagos Islands


Voir la vidéo: La dynamique des populations (Décembre 2021).