Cours 5 ecologie - Structure et dynamique des populations PDF

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Structure et dynamique des populations...

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STRUCTURE ET DYNAMIQUE DES POPULATIONS On passe vraiment à l’étude des populations, et à l’impact de tous les facteurs étudié sur ses populations.

•

Définitions!d’une population!: ensemble d’individus qui appartient à la même espèce susceptibles d’interagir en un lieu donné. L’endogomie >> l’exogomie (se reproduit entre eux). Ici la population est le premier domaine d’étude en ce qui concerne l’écologie. I/ CARACTERES D’UNE POPULATION :

1 ) Les effectifs : -> méthodes d’études des effectifs vas dépendre : organismes fixés / organismes mobiles - evaluations absolues - estimation : exemple : par prélèvement d’échantillons, par piégeages utilisé notamment sur les oiseaux, en considérant N = effectif à estimer , p = probabilité de capture. Don à T1 : C1 = p x N, induisant qu’il reste donc N-C1 individus libres (non capturé). A Té : Cé / p x (NC1) Le rapport C1/C2 . Par capture / marquage / re-capture. capture d’espèces, puis étiquetage d’espèces sans les gêné, et libéré afin de les re-capturer. Dénombrement à vue / comptage direct : les repérés par contact visuel ou auditif: il y en a de deux type : IPA : indice ponctuel d’abondance. un observateur posté a un endroit donné pendant 10 à 15 minute, et repéré tous les individus qu’il perçois ( 2 fois par ans: un foi avant que les spaces migratrice arrive et une fois après). IKA l’observateur se déplace d’un point a un autre et tous le long de son trajet il vas marqué toute les espèces qu’il perçois. Méthode indirect, lorsque méthodes d’observation trop compliqué car animaux qui ont des terrier ou plus ou moins caché, difficilement observable a l’intérieur. Soit en repérant des pelotes de réjection.

2) Densité , Biomasse, répartition spatiale: Densité : Nombre d’individu divisé par une surface ou un volume. Ex!: nombre de fleur par m², nombre de cellule par L².

Ce critère de densité ne suffit pas à caractériser une population et à les connaître. Toutes les populations ne sont pas comparables.

Biomasse : Quantité de matière vivante pat unité de surface. Un choix est à faire dans l’unité de surface!: on peut prendre le poids frais (avec eau) ou sec (sans eau sans cendres), pour obtenir des poids comparables il vaut mieux travailler avec le poids sec (tue l’animal).

Dans le poids sec on peut le diviser en deux parties!: les parties consommables et non consommables. Le choix dépend des questions que l’on se pose. On peut mesurer également l’énergie en cal ou joule, on peut également rapporter le poids en carbone. La biomasse du monde vivant = 10-11 à 10-10mgC On peut également utiliser des molécules identitaires, permet d’approximer la biomasse.

Répartition spatiale : Permet d’obtenir la position exact pour un type d’individu donné.

Distribution régulière : Forte interaction entre les individus, population où il y a une forte compétition intraspécifique.

Distribution agrégative : On parle également de distribution contagieuse. La population est sous forme de groupe, les individus cherchent à étre en contact les uns avec les autres. Intéractions positives

Distribution au hazard : Il n’y a quasiement pas d’interaction entres ses individus.

Interaction intraspécifique : faible Pour mesurer, on définit aléatoirement des échantillons dans lequel on dénombre les individus, si régulier cas 1.

Pour définir la répartition spatiale on mesure la variance!: Cas 1 variance tend vers 0 Cas 2!: Variance >> à l moyenne Cas 3!: la variance ≈ à a moyenne

3) •

Autres descripteurs d’une population : Catégories d’organismes!:

Juvénile/ adulte en comparant la structure de taille représenté par un histogramme de taille ( Nbr d’individu par classe de taille = f(classes de tailles), et met en évidence des cohortes. •

Structure d’age :

La pyramide des âges : ou l’on vois la mortalité en fonction de l’âge et de la portion d’individus dans cet tranches d’ages, et par sexe. On constate que les plus jeunes sont les plus faibles avec un gros taux de mortalité et sur les individus plus agés ils ont plus la possibilité de se reproduire et l’on a une reproduction tous aussi importante. On en conclus, que la classe d’âge intermédiaire aura une moralité moins importante. On définis l’axes de ses individus, en laissant des trace des leur croissance (stries sur les coquille). Trois types de pyramidale : - Population à expansion rapide (statégie de reproduction dont le but est surtout de se multiplier ) - Population stable (Forme en cloche) -Population déclinante ( Forme en C, avec une natalité relativement faible, ou il y a un problème de renouvellement des classes les plus jeunes)

Sex-Ratio : Relativement équilibré, Beaucoup plus de naissance de garçons et de filles, et sur l’âge adulte on basculera plus de femme qu’a l’homme. variation de sexe ratio en fonction de la classe d’âge.

Temp de génération : periode moyenne comprise entre la naissance des individus, e la naissance des déscendant.

La table de survie : utilisé par les statisticiens : plus la personne est agé, moins elle a de probabilité de survivre. On regarde le nombre d’organisme de mâle et femelle que l’on a, on regarde le nombre de mort a la fin de cet tranches d’âges. Et on vas calculer l’espérance de vie de chaque classe d’âge. On constate que les groupement les plus âgées on une espérance de vie de 4 jours. cf : espérance de vie de la population française, selon les catégories l’espérance peux augmenté selon les année d’étude de ses espèces.

Courbes de survie : courbes convexes de type 1, l’exemple des humains, ou l’on a de survivant en fonction de l’ages , avec un taux de mortalité qui s’accentue avec l’age. Courbe de type 3 concaves, a l’opposé mortalité importante chez les jeunes, et se stabilise. Type 2 , avec un taux de mortalité relativement stable peut importe l’age. Existe coure de survie beaucoup plus complexe, en escaliers, cas des animaux qui ont besoin de mué.

Etc ( esperance de vie, age de la première reproduction.. ) Tous ses paramètre permettant de décrire cet population.

4) Démographie, accroissement Qu’est ce qui entraine une variation des effectif d’une population ? La démographie : c’est la dynamique de ma population dans le temps. Suivre au cours de années et des jours, est ce qu’on a des grandes situation ou si les effectif reste relativement stable. Facteurs permettant d’augmenter ma population : la natalité (augmenter), mortalité (diminuer) , et la migration (les deux).

Premier paramètre a mesurer : c’est l’accroissement A : c’est quelque chose de ne pas constant tous au long de la vie d’une individus. Taux d’accroissement : Ce calcule toujours par un rapport temps «!∆t!»

N!: effectifs (nbre d’individus) A!: accroissement (nbre d’individu en plus à t1 par rapport à t0) Le taux maximal d’accroissement peut se mesurer en l’absence de toutes contraintes écologiques.

Le taux maximum vas dépendre de différentes chose, tel que des condition de propriétés d’environnement, des individus, des processus démographiques, et aux variables d’état de la population. Ses conditions permet d’étudier la dynamique des populations.

II/ DYNAMIQUE DES POPULATIONS (croissance et régulation) : A/ Généralités 1)

Exemple (2) :

• Variation de la densité d’une algues unicellulaire en culture : Densité= nbre d’individus par litre. Sénescence ! tout va mourir Dans cette expérience il y a uniquement des relations intraspécifiques (maj. Compétition). Dans la nature cela se passe différemment car les populations sont en contact avec d’autre populations ! relation intraspécifiques + interspécifiques

• Variations périodiques d’abondance pour un couple prédateur - proie : On met en contact deux espèces : levures et paramécies ! relations proie –prédateurs En ordonné!: densité

;

En abscisse : Jours (temps)

Existence d’un déphasage due à une prédation trop forte faisant diminuer fortement la population de levure, mais cela va entrainer des compétitions chez les paramécies qui étaient au maximum de leurs nombre. Cette diminution de paramécie entraîne une diminution de la pression de prédation sur les levures permettant à ces dernières de repeupler le milieu, etc. Il y a un décalage dans les phases de déphasage des proies et des prédateurs permettant de pérenner les populations. Pour comprendre ce problème, on effectue des calculs mathématiques pour prévoir la tendance. On parle de modèle. On test ce modèle (un modèle pour la proie et un pour le prédateur) et on compare ce modèle à ce que l'on observe dans la nature. On l'appelle modèle simple.

B/ Modèle d’accroissement démographique simple Le modèle simple permet de tester les hypothèses, sert de guide dans la recherche.

1)

Equations :

Modèle densité - dépendante : équation :

Stationnaire Exponentielle Latence On atteint une phase stationnaire (et pas de phase de senescence) car on a pas programmer la sénescence dans le modèle. —> Si «!r!» constant : population infinie : population idéale, et colonisation d’un nouveau milieu (limitée dans le temps).

Le plus souvent , r dépend de N (effectif, densité) : Le Modèle est densité dépendant : compétition pour les ressources alimentaires et l’espace vitale , effet de la surpopulation sur la fécondité , et comportements agressif.

Si j’ai une augmentation de ma population sans aucune contrainte, j’ai donc un r constant, qui implique que ma population augmente de manière infinie. Ce qui est impossible donc r n’es pas constant, il vas diminué et pour le modélisé on vas le faire diminué en fonction de alpha permettant d’atteindre la capacité du milieu k. Si alpha faible, r diminue lentement, si alpha fort, r diminue rapidement. On atteint cet valeur de k (capacité du milieu), par se coefficient d’interaction compétitive( alpha). Si forte compétition K daible, et si compétition faible k sera fort.

2)

Quelques simulations

Si on augmente le facteur alpha, alors on augmente les compétitions et on atteint des plateaux plus bas.

Si, on fait varier rmax, on a une variation de l'amplitude des oscillations.

Si on fixe K à 200, on joue sur rmax et α. Illustration de la stabilité de populations étudiées, pour un milieu donné les populations qui ont le taux d’accroissement le plus faible sont les plus stable.

Que se passe t’il dans la réalité ? population de paramécies en culture : accroissement conforme au modèle logistique quand on maintien les conditions constante. Conviens au modèle. On a des population de rennes en alaska, qui a étais introduites dans les années 1910, sur cet iles. On vois qu’il y a une phase de latence pendant quelques années, et tous d’un coup une croissance de la population exponnentielle, passant de quelque dizaine d’individus a milles individus, et a un moment il y a une chute dramatique car ils ont atteint la capacité limites du milieu. La colonisation par des mouton d’une ile du montana dans les années 40, avec phase de latence, et phase exponentielle, et de phase constante. cet population réussis a se maintenir dans un état stable. Des écarts par rapport au modèle : population de daphnies en culture : accroissement rapide e t dépassement de K avant stabilisation. Population de Bruants chanteurs : diminutions périodiques suit a des hivers rigoureux. Ses effectifs sont régulé par des paramètre environnement.

C/ Regulation des population :

• Facteurs densité-dépendants (cf précédent) : Une population ne peut être en equilibre avec son milieu que si sa croissance dépend de sa densité. Diminution de la fécondité associée a une forte densité de population : la taille moyenne des couvées diminue a mesure que la densité de population diminue (du fait de la diminution de la ressource alimentaire). Sur les vers de farine : diminution du taux de survie associés/

• Facteurs abiotiques (fluctuations naturelles et evenements catastrophiques) - Facteurs climatiques (froid, sécheresse..) - Incendie, marée noire.. - Pesticides

• Facteurs intrinsèques : Influence de densités croissantes des effectifs sur la fécondité de la souris domestiques élevée en présence d’une quantité suffisante de nourriture.

• Facteurs biotiques interspécifiques (prédation, compétition) Tel que la conséquence de la compétition intraspécifique sur la croissance des arbres : section d’un tronc de robinier montrant la variation subite des stries d’accroissement à la suite d’une coupe d’éclaircissement. Autres exemple avec la variation d’abondance des populations de livre variables et de lynx dans le grand nord canadiens. Vue examens de C2i. Coactions interspécifiques: Compétition, Prédation, Coopération. Evolutions respectives des populations de lynx et de lièvres dans la baie d’hudson.

Interaction de tous ces facteurs ..

4/ Fluctuation des population : - Population sables ` - Populations cycliques Flucturations saisonnière Fluctuations pluriannuelles : Ex : flutuations cycliques des population de lemming en alaska : variation des effectifs a Point Barrox sur une période de 18 ans (périodicité quadriannuelle). et fluctuation au cours d’un cycle.

5/ Stratégie adaptatives et conditions de milieu :

1)

Répartition de l’énergie entre les différentes fonctions vitales :

En général!: •

2 stratégies de survie et de développement!: → Croissance privilégiée!(donc ne met pas d’énergie dans la reproduction) :

-faible taux d’accroissement de la population -individus de grande taille → Reproduction privilégiée! (donc ne met pas d’énergie dans la croissance) :

- Fort taux d’accroissement de la population - Individus de petite taille Ce schémas met en évidence les principaux besoins énergétique d’un organisme.

Stratégie de type K!: espèce à taux d’accroissement faible.

1)

Stratégie « r » et « K » (MacArthur et Wilson)

Théorie des îles!= milieu neuf. Comment un milieu neuf peut être colonisé!? •

Statège «!r!»!: (rm élevé ) maturité précoce, vie adulte brêve, fécondité élevée, densité variableù! !

•

Stratège «!K!»!: (rm faible) maturité tardive, vie adulte longue fécondité mesurée densité stable

Dans des écosystèmes peu stable , on privilèle les statège «!r!» Dans un écosystèmes stable, on favorise les statèges «!K!» Dans des milieux perturber par l'Homme , on peut dire qu'en règle général on va plutôt retrouver des stratège s «!r!»....