Écologie des populations: définition, caractéristiques, théorie et exemples

Les écologistes étudient comment les organismes interagissent avec leur environnement sur terre. Écologie de la population est un domaine d'étude plus spécialisé sur comment et pourquoi les populations de ces organismes changent au fil du temps.

Alors que la population humaine augmente au 21e siècle, les informations glanées à partir de l'écologie de la population peuvent aider à la planification. Il peut également aider aux efforts de préservation d'autres espèces.

Dans biologie des populations, le terme population désigne un groupe de membres d'une espèce vivant dans la même région.

La définition de écologie de la population est l'étude de la façon dont divers facteurs affectent la croissance de la population, les taux de survie et de reproduction, et le risque d'extinction.

Les écologistes utilisent divers termes pour comprendre et discuter des populations d'organismes. Une population est constituée d'un même type d'espèces résidant dans un endroit particulier.

Taille de la population est représenté par la lettre N, et il est égal au nombre total d'individus dans une population. Plus une population est grande, plus sa variation générique et donc son potentiel de survie à long terme sont importants. Cependant, l'augmentation de la taille de la population peut entraîner d'autres problèmes, tels qu'une surutilisation des ressources entraînant un effondrement de la population.

Densité de population fait référence au nombre d'individus dans une zone donnée. Une zone à faible densité aurait plus d'organismes répartis. Les zones à forte densité auraient plus d'individus vivant plus près les uns des autres, ce qui entraînerait une plus grande concurrence pour les ressources.

Dispersion de la population : Fournit des informations utiles sur la façon dont les espèces interagissent les unes avec les autres. Les chercheurs peuvent en apprendre davantage sur les populations en étudiant la façon dont elles sont distribuées ou dispersées.

La distribution de la population décrit comment les individus d'une espèce sont répartis, qu'ils vivent à proximité les uns des autres ou éloignés les uns des autres, ou regroupés en groupes.

• Dispersion uniforme fait référence aux organismes qui vivent sur un territoire spécifique. Un exemple serait les pingouins. Les manchots vivent dans des territoires et, à l'intérieur de ces territoires, les oiseaux s'espacent de manière relativement uniforme.
• Dispersion aléatoire fait référence à la propagation d'individus tels que les graines dispersées par le vent, qui tombent au hasard après avoir voyagé.
• Dispersion en grappes ou en grappes fait référence à une goutte directe de graines sur le sol, plutôt que d'être portées, ou à des groupes d'animaux vivant ensemble, tels que des troupeaux ou des écoles. Les bancs de poissons présentent ce mode de dispersion.

Méthode des quadrats : Idéalement, la taille de la population pourrait être déterminée en comptant chaque individu dans un habitat. C'est très peu pratique dans de nombreux cas, voire impossible, de sorte que les écologistes doivent souvent extrapoler de telles informations.

Dans le cas de très petits organismes, de mouvements lents, de plantes ou d'autres organismes non mobiles, les scientifiques utilisent ce qu'on appelle un quadrat (pas « quadrant »; notez l'orthographe). Un quadrat consiste à délimiter des carrés de même taille à l'intérieur d'un habitat. On utilise souvent de la ficelle et du bois. Ensuite, les chercheurs peuvent plus facilement compter les individus dans le quadrat.

Différents quadrats peuvent être placés dans différentes zones afin que les chercheurs obtiennent des échantillons aléatoires. Les données recueillies lors du dénombrement des individus dans les quadrats sont ensuite utilisées pour extrapoler la taille de la population.

Marquer et recapturer : Évidemment, un quadrat ne fonctionnerait pas pour les animaux qui se déplacent beaucoup. Ainsi, pour déterminer la taille de la population d'organismes plus mobiles, les scientifiques utilisent une méthode appelée marquer et reprendre.

Dans ce scénario, des animaux individuels sont capturés puis marqués avec une étiquette, une bande, de la peinture ou quelque chose de similaire. L'animal est relâché dans son environnement. Ensuite, à une date ultérieure, un autre ensemble d'animaux est capturé, et cet ensemble peut inclure ceux déjà marqués, ainsi que des animaux non marqués.

Le résultat de la capture d'animaux marqués et non marqués donne aux chercheurs un ratio à utiliser, et à partir de cela, ils peuvent calculer la taille estimée de la population.

Un exemple de cette méthode est celui du condor de Californie, dans lequel des individus ont été capturés et marqués pour suivre la taille de la population de cette espèce menacée. Cette méthode n'est pas idéale en raison de divers facteurs, les méthodes plus modernes incluent donc le suivi radio des animaux.

Thomas Malthus, qui a publié un essai décrivant la relation entre la population et les ressources naturelles, a formé la première théorie de la population écologie. Charles Darwin a développé cela avec ses concepts de « survie des plus aptes ».

Dans son histoire, l'écologie s'est appuyée sur les concepts d'autres domaines d'études. Un scientifique, Alfred James Lotka, a changé le cours de la science lorsqu'il est venu avec les débuts de l'écologie des populations. Lotka a cherché la formation d'un nouveau domaine de « biologie physique » dans lequel il a incorporé une approche systémique pour étudier la relation entre les organismes et leur environnement.

Le biostatisticien Raymond Pearl a pris note des travaux de Lotka et a collaboré avec lui pour discuter des interactions prédateur-proie.

Vito Volterra, un mathématicien italien, a commencé à analyser les relations prédateur-proie dans les années 1920. Cela conduirait à ce qu'on appelle Équations de Lotka-Volterra qui a servi de tremplin à l'écologie mathématique des populations.

L'entomologiste australien A.J. Nicholson a dirigé les premiers domaines d'étude concernant les facteurs de mortalité dépendants de la densité. H.G. Andrewartha et L.C. Birch décrirait ensuite comment les populations sont affectées par des facteurs abiotiques. L'approche systémique de Lotka en matière d'écologie influence toujours le domaine à ce jour.

Croissance démographique reflète l'évolution du nombre d'individus sur une période de temps. Le taux de croissance de la population est affecté par les taux de natalité et de mortalité, qui à leur tour sont liés aux ressources de leur environnement ou à des facteurs extérieurs tels que le climat et les catastrophes. La diminution des ressources entraînera une diminution de la croissance démographique. Croissance logistique fait référence à la croissance de la population lorsque les ressources sont limitées.

Lorsqu'une taille de population rencontre des ressources illimitées, elle a tendance à croître très rapidement. C'est appelé croissance exponentielle. Les bactéries, par exemple, se développeront de façon exponentielle lorsqu'elles auront accès à des nutriments illimités. Cependant, une telle croissance ne peut être maintenue indéfiniment.

Capacite de transport: Parce que le monde réel n'offre pas de ressources illimitées, le nombre d'individus dans une population croissante finira par atteindre un point où les ressources se raréfieront. Ensuite, le taux de croissance ralentira et se stabilisera.

Une fois qu'une population atteint ce point de stabilisation, elle est considérée comme la plus grande population que l'environnement peut soutenir. Le terme de ce phénomène est capacite de transport. La lettre K représente la capacité de charge.

Croissance, taux de natalité et de mortalité : Pour la croissance de la population humaine, les chercheurs ont longtemps utilisé la démographie pour étudier les changements de population au fil du temps. Ces changements résultent des taux de natalité et des taux de mortalité.

Des populations plus importantes, par exemple, conduiraient à des taux de natalité plus élevés simplement en raison du plus grand nombre de partenaires potentiels. Cependant, cela peut également entraîner des taux de mortalité plus élevés dus à la compétition et à d'autres variables telles que la maladie.

Les populations restent stables à taux de natalité et de mortalité égaux. Lorsque les taux de natalité sont supérieurs aux taux de mortalité, la population augmente. Lorsque les taux de mortalité dépassent les taux de natalité, la population diminue. Cet exemple ne prend cependant pas en compte l'immigration et l'émigration.

L'espérance de vie joue également un rôle dans démographie. Lorsque les individus vivent plus longtemps, ils affectent également les ressources, la santé et d'autres facteurs.

Des facteurs limitants: Les écologistes étudient les facteurs qui limitent la croissance démographique. Cela les aide à comprendre les changements que subissent les populations. Cela les aide également à prédire les futurs potentiels des populations.

Les ressources dans l'environnement sont des exemples de facteurs limitatifs. Par exemple, les plantes ont besoin d'une certaine quantité d'eau, de nutriments et de lumière du soleil dans une zone. Les animaux ont besoin de nourriture, d'eau, d'abris, d'accès à des partenaires et de zones sûres pour la nidification.

Régulation de la population dépendante de la densité : Lorsque les écologistes de la population discutent de la croissance d'une population, c'est à travers le prisme de facteurs qui sont dépendants ou indépendants de la densité.

Régulation de la population dépendante de la densité décrit un scénario dans lequel la densité d'une population affecte son taux de croissance et sa mortalité. La régulation dépendante de la densité a tendance à être plus biotique.

Par exemple, la compétition au sein et entre les espèces pour les ressources, les maladies, prédation et l'accumulation de déchets représentent tous des facteurs dépendants de la densité. La densité des proies disponibles affecterait également la population de prédateurs, les obligeant à se déplacer ou potentiellement à mourir de faim.

Régulation de la population indépendante de la densité : En revanche, régulation de la population indépendante de la densité fait référence aux facteurs naturels (physiques ou chimiques) qui influent sur les taux de mortalité. Autrement dit, la mortalité est influencée sans que la densité ne soit prise en compte.

Ces facteurs ont tendance à être catastrophiques, comme les catastrophes naturelles (par exemple, les incendies de forêt et les tremblements de terre). la pollution, cependant, est un facteur anthropique indépendant de la densité qui affecte de nombreuses espèces. La crise climatique est un autre exemple.

Cycles de population : Les populations augmentent et diminuent de manière cyclique en fonction des ressources et de la concurrence dans l'environnement. Un exemple serait le phoque commun, touché par la pollution et la surpêche. La diminution des proies des phoques entraîne une augmentation de la mortalité des phoques. Si le nombre de naissances devait augmenter, cette taille de population resterait stable. Mais si leurs décès dépassaient les naissances, la population diminuerait.

Comme changement climatique continue d'avoir un impact sur les populations naturelles, l'utilisation de modèles de biologie des populations devient plus importante. Les nombreuses facettes de l'écologie des populations aident les scientifiques à mieux comprendre comment les organismes interagissent et contribuent aux stratégies de gestion, de conservation et de protection des espèces.