Contenu principal
Cours : Biologie en secondaire > Chapitre 3
Leçon 9: Écologie des populationsLa régulation de la population
Quels sont les facteurs qui limitent les tailles des populations ?
Points clés
- Dans la nature, la taille et la croissance d'une population sont limitées par de nombreux facteurs. Certains dépendent de la densité de population, d'autres pas.
- Les facteurs limitants dépendant de la densité modifient (en général vers le bas) le taux de croissance par habitant d'une population dont la densité augmente. La compétition pour de la nourriture en quantités limitées entre les membres d'une population en est un exemple.
- Les facteurs indépendants de la densité affectent le taux de croissance par habitant indépendamment de la densité de la population. Il peut s'agir, par exemple, de catastrophes naturelles telles que des feux de forêt.
- Des facteurs limitants de différents types peuvent interagir de manière complexe pour générer divers modèles de croissance des populations. Certaines populations présentent des oscillations cycliques, dans lesquelles la taille de la population varie de façon prévisible selon un cycle.
Introduction
Toutes les populations de la Terre connaissent des limites à leur croissance. Même les populations de lapins (qui se reproduisent comme des lapins !) n'augmentent pas à l'infini. Et bien que les humains donnent l'impression d'être bien partis pour croître indéfiniment, on finira aussi par atteindre la taille limite de notre population, imposée par l'environnement.
Quels sont précisément ces facteurs limitants liés à l'environnement ? Dans l'ensemble, on peut diviser les facteurs qui régulent la croissance des populations en deux groupes principaux : ceux qui dépendent de la densité et les autres qui en sont indépendants.
Les facteurs limitants qui dépendent de la densité de population
On va commencer par un exemple. Imaginez une population d'organismes — disons, des cerfs — avec un accès à une quantité fixe et constante de nourriture. Si la population est petite, il y aura assez de nourriture pour tout le monde. Mais, si la population devient suffisamment grande, la quantité limitée de nourriture ne sera peut-être plus suffisante, mettant les cerfs en compétition. À cause de la concurrence, certains cerfs pourraient mourir de faim ou échouer à se reproduire. Le taux de croissance par habitant (par individu) baissera donc et la taille de la population se stabilisera ou diminuera.
Dans ce scénario, la compétition pour de la nourriture constitue un facteur limitant qui dépend de la densité. En général, on définit les facteurs limitants densité-dépendants comme des facteurs qui affectent le taux de croissance par habitant d'une population différemment selon la densité effective de la population. La plupart des facteurs dépendants de la densité font baisser le taux de croissance par habitant à mesure que la population augmente. C'est un exemple de rétrocontrôle négatif qui limite la croissance de la population.
Les facteurs limitants densité-dépendants peuvent conduire à un modèle logistique de croissance, dans lequel la taille d'une population se stabilise à un maximum déterminé par l'environnement et appelé capacité de charge. Parfois, ce processus a lieu en douceur. Mais, dans d'autres cas, la population peut dépasser la capacité de charge et être réduite par l'action de facteurs dépendants de la densité.
Les facteurs limitants qui dépendent de la densité sont souvent biotiques — liés aux organismes vivants — par opposition aux caractéristiques physiques de l'environnement. Voici quelques exemples courants de facteurs limitants densité-dépendants :
- Compétition au sein de la population. Lorsqu'une population atteint une forte densité, plus d'individus tentent d'utiliser la même quantité de ressources. Cela peut induire une concurrence pour la nourriture, l'eau, les abris, les partenaires, la lumière et d'autres ressources nécessaires à la survie et à la reproduction
- Prédation. Les populations à forte densité peuvent attirer des prédateurs qui ne se satisferaient pas d'une population plus modeste. Lorsque ces prédateurs mangent des individus de la population, ils en diminuent le nombre, mais ils peuvent augmenter le leur. Cela peut générer des modèles cycliques intéressants, comme on le verra ci-dessous.
- Maladies et parasites. Les maladies sont plus susceptibles de se manifester et d'être mortelles lorsque plusieurs individus vivent ensemble au même endroit. De même, les parasites ont plus tendance à se propager dans ces conditions.
- Accumulation des déchets. Une forte densité de population peut entraîner l'accumulation de déchets nocifs qui tuent ou nuisent à la reproduction des individus, réduisant la croissance de la population.
La régulation en fonction de la densité peut aussi opérer sous la forme de changements comportementaux ou physiologiques chez les organismes qui composent la population. Par exemple, les lemmings (des rongeurs) réagissent à une forte densité de population en émigrant par groupes à la recherche d'un nouveau lieu de vie moins peuplé
Les facteurs limitants qui sont indépendants de la densité
Le deuxième groupe de facteurs limitants se compose de facteurs indépendants de la densité, qui affectent le taux de croissance par habitant indépendamment de la densité effective de la population.
À titre d'exemple, considérons un feu de forêt qui éclate dans une forêt où vivent des cervidés. Le feu tuera tous les cerfs qui par malchance se trouvent sur son passage, quelle que soit la taille de la population. Les chances qu'un cerf meure ne dépendent pas du tout du nombre d'autres cervidés alentour. Les facteurs limitants indépendants de la densité prennent souvent la forme de catastrophes naturelles, de conditions météorologiques extrêmes et de pollution.
Contrairement aux facteurs limitants qui dépendent de la densité, les facteurs indépendants de la densité, à eux seuls, ne suffisent pas à maintenir une population à des niveaux constants. Leur force n'étant pas influencée par la taille de la population, ils ne "corrigent" donc pas cette dernière lorsqu'elle devient trop importante. Au lieu de cela, ces facteurs peuvent induire des changements brusques et incohérents de la taille d'une population. Ainsi, les petits foyers de peuplement risquent d'être anéantis par des événements sporadiques indépendants de la densité
Variations de la population
Dans le monde réel, de nombreux facteurs limitants, dépendants et indépendants de la densité, interagissent habituellement pour générer les modèles de variation d'une population. Par exemple, un foyer de peuplement peut être maintenu à proximité de la capacité de charge par des facteurs dépendants de la densité pendant une période, puis subir une chute brutale à cause d'un événement indépendant de la densité (comme une tempête ou un feu).
Toutefois, même en l'absence de catastrophes, les populations ne sont pas toujours maintenues autour de la capacité de charge. En fait, elles peuvent fluctuer, ou varier, en densité selon plusieurs schémas distincts. Certaines voient leur nombre atteindre des sommets et chuter irrégulièrement. Par exemple, des algues peuvent proliférer en réponse à un afflux de phosphore qui induit une croissance transitoire de la population
Cycles de population
La taille de certaines populations oscille de façon cyclique. Ces oscillations cycliques reflètent la hausse et la baisse répétée de la taille de la population au fil du temps. Si sur un graphique, on représentait la taille d'une population qui oscille cycliquement en fonction du temps, cela ressemblerait à peu près à la courbe en forme de vague ci-dessous, mais probablement en moins net !
D'où viennent ces oscillations ? Dans de nombreux cas, elles découlent des interactions entre les populations d'au moins deux espèces différentes. Par exemple, la prédation, l'infection par des parasites et des modifications de la disponibilité des nutriments provoquent des oscillations.
Étude de cas : les lemmings
À titre d'exemple, on va examiner une population de lemmings au Groenland
Alors, pourquoi le cycle se produit-il ? Commençons par suivre les lemmings depuis le début de leur cycle. Parce que la densité de la population est faible, les chouettes, les skuas et les renards n'accorderont pas trop d'attention aux lemmings, permettant à la population de croître rapidement. Au fur et à mesure que la population de lemmings augmente, celle des hermines en fait autant, mais avec un décalage. Car, contrairement aux lemmings, qui reproduisent plus ou moins constamment, les hermines ne se reproduisent qu'une fois par an et ne peuvent engendrer de nombreux descendants qu'après une période d'abondance de leur source de nourriture : les lemmings
À mesure que la densité de lemmings augmente, les chouettes, les renards et les skuas sont attirés et commencent à chasser les lemmings plus fréquemment que quand ils étaient moins nombreux. Cela constitue une limite, dépendante de la densité, à la croissance des lemmings et empêche ces derniers de dépasser le nombre d'hermines
Ce modèle global d'interactions est représenté dans le schéma ci-dessous. Vous pouvez voir que le nombre de proies — telles que les lemmings — chute avant le nombre de prédateurs — comme les hermines.
Hormis les interactions prédateur-proie, y a-t-il d'autres facteurs qui influencent ce modèle ? C'est possible, mais les écologistes ont pu simuler par ordinateur ce modèle oscillatoire en se basant uniquement sur les données de prédation et de reproduction récupérées sur le terrain, ce qui conforte l'idée que la prédation est un facteur moteur
Malheureusement, certaines populations de lemmings n'oscillent plus. Elles ont atteint un sommet en 1998, en suivant leur cycle habituel, mais elles ne se sont jamais rétablies après l'effondrement qui a suivi
Étude de cas : les lynx et les lièvres
Un autre exemple célèbre de ce type d'interactions prédateur-proie concerne le lynx du Canada (le prédateur) et le lièvre d'Amérique (la proie), dont les populations varient parallèlement en cycles, avec une baisse du nombre de lièvres qui amorce une chute du nombre de lynx. Voici l'exemple que vous avez le plus de chances de voir dans votre manuel. Au début, les scientifiques pensaient que la prédation exercée par le lynx était le facteur clé qui faisait décliner la population de lièvres. On sait désormais que d'autres facteurs sont susceptibles d'être impliqués, tels que la disponibilité de la nourriture pour les lièvres
Vous souhaitez rejoindre la discussion ?
Pas encore de posts.