La résistance environnementale ce sont les facteurs qui, dans l'ensemble, limitent la croissance d'une population naturelle. Celles-ci peuvent dépendre de la densité de la population, comme la compétition, la prédation, le parasitisme ou la qualité de l'environnement. Ils peuvent également être indépendants de la densité comme les catastrophes ou la saisonnalité des conditions météorologiques..
En l'absence de facteurs de régulation environnementaux, toute population naturelle croîtrait de façon exponentielle en fonction de son potentiel biotique. Cependant, les effets de la résistance environnementale limitent la croissance démographique, atteignant un équilibre.
Les différentes interactions entre les facteurs qui exercent une résistance environnementale dans la croissance démographique génèrent une dynamique démographique très variable.
Les populations atteignent généralement un équilibre dynamique qui est représenté graphiquement dans des courbes qui oscillent autour d'une valeur d'équilibre..
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Le modèle le plus simple de dynamique des populations suppose que, dans des conditions environnementales optimales, le nombre d'individus augmente en fonction du potentiel biotique de la population..
Autrement dit, le taux de croissance par habitant (r) est toujours le même, quelle que soit la taille de la population. Sous ces prémisses, la croissance démographique serait exponentielle.
Dans la nature, les populations peuvent croître de façon exponentielle dans une phase initiale, mais elles ne peuvent pas maintenir cette dynamique à l'infini. Il existe des facteurs qui limitent ou régulent la croissance de cette population. La somme de ces facteurs est connue sous le nom de résistance environnementale.
Les facteurs qui exercent une résistance environnementale agissent pour diminuer le taux de croissance par habitant à mesure que la population approche de sa taille optimale, mieux connue sous le nom de capacité de charge.
Cette dynamique génère une croissance logistique qui atteint généralement un équilibre dynamique, avec des fluctuations périodiques stables autour de la capacité de charge (K).
Lorsque les facteurs qui génèrent une résistance environnementale sont indépendants de la densité d'individus, on dit qu'ils sont densément indépendants..
Certains facteurs indépendants de la densité peuvent se produire périodiquement avec les saisons, comme les incendies, la sécheresse, les inondations ou le gel. Celles-ci interviennent dans la régulation de la taille de la population.
En se constituant de façon récurrente année après année, ils exercent une pression sélective constante, qui a parfois généré des adaptations spécifiques chez les individus qui leur ont permis d'augmenter leur forme physique et de survivre année après année, malgré son effet régulateur..
D'autres effets aléatoires indépendants de la densité, tels que des changements climatiques extrêmes, des éruptions volcaniques et d'autres catastrophes naturelles, peuvent produire des changements erratiques dans les populations. Ils ne peuvent pas maintenir la taille de la population à des niveaux constants ou à un point d'équilibre.
Si les facteurs qui régulent la croissance démographique dépendent de la densité des individus, ils sont alors appelés dépendants de la densité. Ces facteurs peuvent être abiotiques ou biotiques.
Les facteurs de résistance environnementale dépendant de la densité abiotique sont ceux qui surviennent lorsque l'augmentation de la taille de la population modifie les conditions physico-chimiques de l'habitat..
Par exemple, une densité de population élevée peut générer une accumulation de déchets nocifs qui réduisent le taux de survie ou de reproduction des individus..
Les facteurs biotiques sont ceux résultant de l'interaction entre les individus d'une espèce ou d'espèces différentes. Par exemple, compétition, prédation et parasitisme.
La concurrence se produit lorsque les ressources vitales utilisées par des individus de la même espèce ou d'espèces différentes sont limitées. Certaines ressources limitantes peuvent être les nutriments, l'eau, le territoire, les abris contre les prédateurs, les individus du sexe opposé, la lumière, entre autres..
À mesure que la population augmente, la disponibilité diminue par habitant ressources, réduisant ainsi le taux de reproduction des individus et le taux de croissance de la population. Ce mécanisme génère une dynamique de croissance logistique.
La prédation est un type d'interaction entre les espèces par lequel un individu d'une espèce (prédateur) chasse un individu d'une autre espèce (proie) pour le consommer pour se nourrir. Dans ce type d'interaction, la densité de chaque population exerce une régulation sur l'autre.
À mesure que la proie augmente la taille de sa population, la population du prédateur augmente en raison de la disponibilité de la nourriture. Mais, à mesure que la densité des prédateurs augmente, la population de proies diminue en raison d'une augmentation de la pression de prédation..
Ce type d'interaction génère des courbes de croissance démographique dont l'équilibre est dynamique. Une taille de population statique n'est pas atteinte dans la capacité de charge, mais les populations oscillent constamment autour de cette valeur.
Le parasitisme est une interaction par laquelle un individu d'une espèce (parasite) bénéficie d'individus d'une autre espèce (hôte), produisant une diminution de leur probabilité de survie ou de reproduction. En ce sens, il est également considéré comme un mécanisme de régulation de la population.
L'interaction entre les parasites et les hôtes peut générer une dynamique similaire à celle des prédateurs et des proies. Cependant, la diversité des types d'interactions parasite-hôte dans la nature est infinie, par conséquent, des dynamiques plus complexes peuvent également être générées..
Dans la nature, les effets dépendants et indépendants de la densité interagissent dans la régulation des populations, produisant une grande diversité de modèles.
Une population peut être maintenue près de sa capacité de charge en raison de facteurs dépendant de la densité, et éventuellement subir un déclin marqué en raison d'une catastrophe naturelle indépendante de la densité..
Lorsqu'un inoculum de bactéries est ensemencé dans un milieu de culture, une courbe de croissance à quatre phases peut être observée. Dans cette courbe, la croissance exponentielle initiale et l'effet de la régulation environnementale peuvent être clairement appréciés..
Au départ, une phase stationnaire et enfin un effet de déclin de la taille de la population est mis en évidence.
Au cours de la première phase d'adaptation, les bactéries ne se reproduisent pas, mais synthétisent à la place de l'ARN, des enzymes et d'autres molécules. Pendant cette phase, aucune croissance démographique n'est observée.
Dans la phase suivante, la division cellulaire se produit. Les bactéries se reproduisent par fusion binaire, une cellule se divise en deux cellules filles.
Ce mécanisme génère une croissance exponentielle dans laquelle la taille de la population double à chaque période consécutive. Cependant, cette phase ne peut pas se poursuivre indéfiniment car les nutriments dans l'environnement commencent à être limitants..
La troisième phase de la courbe est stationnaire. La réduction des nutriments et l'accumulation de toxines conduisent à une réduction du taux de croissance de la population jusqu'à atteindre une valeur constante du nombre de bactéries. À ce stade, le taux de production de nouvelles bactéries est équilibré par le taux de mort bactérienne..
Dans la phase finale de la courbe, il y a une diminution brutale du nombre de bactéries. Cela se produit lorsque tous les éléments nutritifs du milieu de culture ont été épuisés et que les bactéries meurent..
L'exemple typique de régulation des populations entre les populations de prédateurs et de proies est celui du lynx et du lièvre. Une diminution de la taille de la population de lièvres entraîne une diminution du nombre de lynx.
Un nombre inférieur de lynx réduit la pression de prédation des lièvres et produit à son tour une augmentation du nombre de lynx.
Il est important de considérer que la dynamique des populations de lièvres dépend également de la disponibilité de nourriture pour eux..
Une étude de cas intéressante se produit avec les Lemmings au Groenland. La population de ces mammifères est régulée par quatre espèces prédatrices: un hibou, un renard, une espèce d'oiseau et l'hermine (Mustela erminea).
Les trois premiers sont des prédateurs opportunistes qui ne se nourrissent de lemmings que lorsqu'ils sont abondants. Alors que l'hermine se nourrit exclusivement des lemmings.
Cette interaction entre les différents facteurs de régulation produit des oscillations périodiques de la croissance démographique qui génèrent des cycles de quatre ans chez les lemmings. Cette dynamique peut s'expliquer comme suit.
Lorsque les lemmings sont de petite taille, ils ne sont la proie que des hermines. En ayant une pression de prédation relativement faible, il augmente rapidement la taille de sa population.
À mesure que la population de lemmings augmente, les prédateurs opportunistes commencent à les chasser plus fréquemment. D'autre part, les hermines augmentent également la taille de leur population, car il y a une plus grande disponibilité de nourriture. Cette situation génère une limite dépendante de la densité de la population de lemmings..
L'augmentation du nombre d'espèces prédatrices et de la taille de leurs populations génère une très forte pression de prédation sur les lemmings, provoquant une diminution brutale de la taille de la population..
Cette diminution des proies se traduit par une réduction de la taille de la population des hermines l'année suivante, en raison d'une diminution de la nourriture, amorçant un nouveau cycle..
Le potentiel biotique est la capacité de croissance maximale d'une population naturelle soumise à des conditions environnementales optimales..
Par exemple, lorsque la nourriture est abondante, les conditions environnementales d'humidité, de pH et de température sont favorables et leurs individus ne sont pas exposés aux prédateurs ou aux maladies..
Cette caractéristique de la population est déterminée par la capacité de reproduction des individus (généralement des femelles), c'est-à-dire du nombre de descendants qu'elle est capable de produire tout au long de sa vie, qui dépend de l'âge de la première reproduction, du nombre de descendants dans chaque événement reproductif et la fréquence et la quantité de ces événements.
Le potentiel biotique d'une population est limité par la résistance environnementale. L'interaction entre les deux concepts génère la capacité de charge.
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