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La taille, la densité et la dispersion de la population
Explication de ce qu'est l'écologie des populations et comment les scientifiques définissent et mesurent la taille, la densité et la répartition de la population dans l'espace.
Points clés
- Une population comprend tous les organismes d'une espèce donnée qui vivent dans une zone particulière.
- L'étude statistique des populations et leur évolution au fil du temps est appelée la démographie.
- Il existe deux mesures principales d'une population : la taille de la population c'est à dire le nombre d'individus, et la densité de population c'est à dire le nombre d'individus par superficie ou par volume.
- Les écologistes estiment la taille et la densité des populations à l'aide de quadrats et de la méthode de marquage-recapture.
- Les organismes d'une population peuvent être distribués de façon uniforme, aléatoire ou en agrégats. L'uniformité signifie que la population est espacée de façon régulière ; aléatoire indique un espacement aléatoire ; et en agrégats indique que la population est répartie en groupes.
Qu'est-ce qu'une population ?
Dans la vie quotidienne, nous pensons souvent à la population comme étant le nombre de personnes qui vivent dans un endroit particulier – la ville de Paris compte une population de 2,2 millions d'habitants.
En écologie, une population comprend tous les organismes d'une espèce particulière vivant dans une zone donnée. Par exemple, on pourrait dire qu'une population humaine vit à Paris et qu'une autre population humaine vit à Bamako. Nous pouvons décrire ces populations en fonction de leur taille – ce que nous entendons souvent par population lorsque nous parlons de villages et de villes – ainsi que par leur densité – par le nombre de personnes par unité de surface – et par la répartition – par la mesure dans laquelle les gens sont groupés ou dispersés.
La démographie : décrire les populations et la façon dont elles changent
Dans de nombreux cas, les écologistes n'étudient pas les gens dans les villes, mais étudient diverses espèces de plantes, d'animaux, de champignons et même de populations bactériennes. L'étude statistique de toute population, humaine ou autre, est connue sous le nom de démographie.
Pourquoi la démographie est-elle importante ? Les populations peuvent changer de nombre et de structures, par exemple la distribution de l'âge et du sexe, pour diverses raisons. Ces changements peuvent affecter la façon dont la population interagit avec son environnement physique et avec d'autres espèces.
En suivant les populations au fil du temps, les écologistes peuvent observer comment ces populations ont changé, et sont en mesure de prédire comment elles sont susceptibles de changer dans le futur. Surveiller la taille et la structure des populations peut également aider les écologistes à gérer les populations, par exemple en montrant si les efforts de conservation aident les espèces en voie d'extinction à croître en nombre.
Dans cet article, nous commencerons notre voyage à travers la démographie en examinant les concepts de taille de la population, de densité et de distribution. Nous explorerons également certaines méthodes utilisées par les écologistes pour déterminer ces valeurs pour les populations dans la nature.
La taille et la densité des populations
Pour étudier la démographie d'une population, nous voulons commencer par quelques mesures de base. La première est simplement le nombre d'individus dans la population, ou la taille de la population—
La taille et la densité sont à la fois importantes pour décrire l'état actuel de la population et, potentiellement, pour faire des prédictions sur la façon dont cela pourrait changer à l'avenir :
- Les plus grandes populations sont parfois plus stables que les populations plus petites, car elles sont susceptibles d’avoir une plus grande variabilité génétique et donc plus susceptibles de s’adapter aux changements dans l’environnement grâce à la sélection naturelle.
- Un membre d'une population de faible densité – où les organismes sont répartis de manière disparsate – pourrait avoir plus de difficultés à trouver un compagnon pour se reproduire qu'un individu dans une population à forte densité.
Mesurer la taille de la population
Pour trouver la taille d'une population, ne pouvons-nous pas simplement compter tous les organismes qui s'y trouvent ? Dans l'idéal, oui ! Mais dans la plupart des cas réels, ce n’est pas possible. Par exemple, auriez-vous envie de compter chaque pousse d'herbe de votre pelouse ? Ou chaque saumon dans le lac Léman, par exemple, qui mesure 89 kilomètres cube de volume ?
Pour ces raisons, les scientifiques estiment souvent la taille d'une population en prenant un ou plusieurs échantillons de la population et en utilisant ces échantillons pour faire des inférences sur la population dans son ensemble. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour échantillonner les populations afin de déterminer leur taille et leur densité. Ici, nous allons regarder deux des méthodes les plus importantes : le quadrat et la méthode marquage-recapture .
La méthode de quadrat
Pour les organismes immobiles, comme les plantes ou pour les organismes très petits et lents qui se déplacent, des parcelles appelées quadrats peuvent être utilisées pour déterminer la taille et la densité de la population. Chaque quadrat marque une superficie de la même taille – typiquement une surface carrée – dans l’habitat. Un quadrat peut être fabriqué en jalonnant une zone avec des bâtons et de la ficelle, ou en utilisant un cadre carré en bois, en plastique ou en métal placé sur le sol, comme montré sur l'image ci-dessous.
Après avoir mis en place des quadrats, les chercheurs comptabilisent le nombre d'individus à l'intérieur des limites de chacun d'eux. Plusieurs échantillons de quadrats sont réalisés dans tout l'habitat à plusieurs endroits aléatoires, ce qui garantit que les chiffres enregistrés sont représentatifs de l'habitat dans son ensemble. En fin de compte, les données peuvent être utilisées pour estimer la taille de la population et la densité de la population dans l'ensemble de l'habitat.
La méthode de marquage-recapture
Pour les organismes qui se déplacent, comme les mammifères, les oiseaux ou les poissons, une technique appelée méthode de marquage-recapture est souvent utilisée pour déterminer la taille de la population. Cette méthode consiste à capturer un échantillon d'animaux et à les marquer d'une manière ou d'une autre, par exemple en utilisant des balises, des bandes, de la peinture ou d'autres marquages corporels, comme indiqué ci-dessous. Ensuite, les animaux marqués sont rejetés dans l'environnement et peuvent se mélanger avec le reste de la population.
Plus tard, un nouvel échantillon est collecté. Ce nouvel échantillon comprend des individus marqués, des recaptures, et des individus qui ne sont pas marqués. En utilisant le rapport entre les individus marqués et non marqués, les scientifiques peuvent estimer le nombre d'individus dans la population totale.
Exemple : en utilisant la méthode de marquage-recapture
Disons que nous voulons trouver la taille d’une population de chevreuils. Supposons que nous capturions 80 chevreuils, que nous les étiquetions, et que nous les relâchions dans la forêt. Après un certain temps permettant au chevreuil marqué de bien se mélanger avec le reste de la population, nous revenons capturer 100 autres chevreuils. Sur ces chevreuils, nous découvrons que 20 ont déjà été marqués.
Si 20 sur 100 chevreuils sont marqués, cela suggérerait que les chevreuils marqués, qui sont 80 au total comme nous le savons, représentent 20 % de la population. En utilisant ces informations, nous pouvons formuler les relations suivantes :
Ensuite, on réorganise l'équation :
Et enfin, on remplace les lettres avec les valeurs de l'exemple du chevreuil :
Cette approche n'est pas toujours parfaite : certains animaux de la première prise peuvent apprendre à éviter la capture au deuxième tour et gonfler les estimations de la population. Ou au contraire, les mêmes animaux peuvent être rattrapés volontairement – surtout si une récompense alimentaire est offerte – ce qui entraîne une sous-estimation de la taille de la population. En outre, certaines espèces peuvent être blessées par la technique de marquage, ce qui réduit leur probabilité de survie. L’approche suppose également que les animaux ne meurent pas, ne naissent pas, ne quittent pas la population ou n’entrent pas dans la population pendant la période de l’étude.
Les approches alternatives pour déterminer la taille de la population comprennent le suivi électronique des animaux marqués avec des émetteurs radio et l'utilisation de données provenant des activités de pêche et de capture commerciales.
La répartition des espèces
Souvent, en plus de connaître le nombre et la densité des individus dans une région, les écologistes voudront également connaître leur répartition. Les modèles de dispersion—ou modèles de distribution— désignent la façon dont les individus d'une population sont répartis dans l'espace à un moment donné.
Les organismes individuels qui composent une population peuvent être plus ou moins équitablement espacés, dispersés au hasard sans modèle prévisible, ou classés en groupes. Ils sont respectivement connus sous le nom de modèles de dispersion uniforme, aléatoire et en agrégats.
- Dispersion uniforme. Dans la dispersion uniforme, les individus d'une population sont plus ou moins uniformément espacés. Un exemple de dispersion uniforme est celui des plantes qui sécrètent des toxines pour empêcher la croissance des individus voisins – c'est un phénomène qu'on appelle l'allélopathie. Nous trouvons également une dispersion uniforme chez les espèces animales où les individus se battent et défendent leur territoires.
- Dispersion aléatoire. Dans une dispersion aléatoire, les individus sont répartis aléatoirement, sans modèle prévisible. Un exemple de dispersion aléatoire est celui des pissenlits et d'autres plantes qui ont des graines dispersées par le vent. Les graines se propagent largement et poussent là où elles tombent, si l'environnement est favorable — il faut qu'elles aient suffisamment de terre, d'eau, de nutriments et de lumière.
- La dispersion en agrégats (ou dispersion groupée). Dans une dispersion en agrégats, les individus sont regroupés en groupes. Une dispersion en agrégats s'observe chez les plantes qui déposent leurs graines directement au sol — comme les chênes — ou les animaux qui vivent en groupe — comme les bancs de poissons ou les troupeaux d'éléphants. Les dispersions groupées ont aussi lieu dans des habitats qui sont parcellaires, c'est à dire avec seulement certaines parcelles qui sont habitables.
Comme vous pouvez le voir à partir de ces exemples, la dispersion des individus dans une population permet d'avoir plus d'informations sur la façon dont ils interagissent entre eux et avec leur environnement qu'une simple mesure de densité.
À retenir
En écologie, une population comprend tous les organismes d'une espèce donnée qui vivent dans une zone particulière. L'étude statistique des populations et leur évolution au fil du temps est appelée démographie.
Deux mesures importantes d'une population sont la taille de la population, soit le nombre d'individus, et la densité de la population, soit le nombre d'individus par superficie ou volume. Les écologistes estiment souvent la taille et la densité des populations à l'aide de quadrats et de la méthode de marquage-recapture.
Une population peut également être décrite en termes de distribution ou de dispersion des individus qui la composent. Les individus peuvent être distribués selon un motif uniforme, aléatoire ou en agrégats. Uniforme signifie que la population est espacée de façon égale, aléatoire indique un espacement aléatoire, et en agrégats indique que la population est répartie en petits groupes.
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je ne comprends la méthode de marquage- recapture(1 vote)
Comme il s'agit de compter des populations qui ne restent pas toujours au même endroit, on doit imaginer d'autres méthodes que de compter tous les individus présents dans un échantillon de l'endroit.
Relis bien le paragraphe qui explique la méthode et essaie d'imaginer comment tu l'appliquerais pour estimer le nombre de fourmis d'une fourmilière !(1 vote)