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19.4 : Dynamique et régulation des populations - Biologie

19.4 : Dynamique et régulation des populations - Biologie



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Objectifs d'apprentissage

  • Comparez et opposez la régulation de la croissance dépendante de la densité et la régulation de la croissance indépendante de la densité.
  • Compare et nuance K-sélectionné et r-espèces sélectionnées en utilisant des exemples de leurs traits d'histoire de vie.

Le modèle logistique de la croissance démographique, bien que valable dans de nombreuses populations naturelles et un modèle utile, est une simplification de la dynamique de la population du monde réel. Le modèle implicite est que la capacité de charge de l'environnement ne change pas, ce qui n'est pas le cas. La capacité de charge varie annuellement : par exemple, certains étés sont chauds et secs alors que d'autres sont froids et humides. Dans de nombreuses régions, la capacité de charge pendant l'hiver est beaucoup plus faible qu'elle ne l'est pendant l'été. En outre, les événements naturels tels que les tremblements de terre, les volcans et les incendies peuvent modifier un environnement et donc sa capacité de charge. De plus, les populations n'existent généralement pas isolément. Ils se livrent à une compétition interspécifique : c'est-à-dire qu'ils partagent l'environnement avec d'autres espèces, rivalisant avec elles pour les mêmes ressources. Ces facteurs sont également importants pour comprendre comment une population spécifique va croître.

La nature régule la croissance démographique de diverses manières. Ceux-ci sont regroupés en facteurs dépendants de la densité, dans lesquels la densité de la population à un moment donné affecte le taux de croissance et la mortalité, et les facteurs indépendants de la densité, qui influencent la mortalité dans une population indépendamment de la densité de population. Notez que dans le premier cas, l'effet du facteur sur la population dépend de la densité de la population au début. Les biologistes de la conservation veulent comprendre les deux types car cela les aide à gérer les populations et à prévenir l'extinction ou la surpopulation.

Régulation dépendante de la densité

Plus facteurs dépendants de la densité sont de nature biologique (biotique) et comprennent la prédation, la compétition inter- et intraspécifique et les maladies telles que celles causées par les parasites. En général, plus une population est dense, plus son taux de mortalité est élevé. Par exemple, lors de compétitions intra- et interspécifiques, les taux de reproduction des individus seront généralement plus faibles, réduisant ainsi le taux de croissance de leur population. De plus, une faible densité de proies augmente la mortalité de son prédateur car il a plus de difficulté à localiser sa source de nourriture. Une forte densité de population peut également augmenter la transmission des parasites et la prévalence des maladies.

Régulation indépendante de la densité

De nombreux facteurs, généralement de nature physique ou chimique (abiotique), influencent la mortalité d'une population quelle que soit sa densité, notamment les conditions météorologiques, les catastrophes naturelles et la pollution. Une nuit glaciale qui émerge au début du printemps ne tue pas un pourcentage plus ou moins élevé de semis en fonction de la densité de la population de semis. Ses chances de survie pour le semis sont les mêmes que la densité de population soit élevée ou faible.

Dans des situations réelles, la régulation de la population est très compliquée et des facteurs dépendants et indépendants de la densité peuvent interagir. Une population dense qui est réduite de manière indépendante de la densité par certains facteurs environnementaux pourra se rétablir différemment d'une population clairsemée.

Histoires de vie de K-sélectionné et r-espèces sélectionnées

Bien que les stratégies de reproduction jouent un rôle clé dans l'histoire de la vie, elles ne tiennent pas compte de facteurs importants tels que les ressources limitées et la concurrence. La régulation de la croissance démographique par ces facteurs peut être utilisée pour introduire un concept classique en biologie des populations, celui de K-sélectionné contre r-espèces sélectionnées.

K-espèces sélectionnées sont des espèces sélectionnées par des environnements stables et prévisibles. Population de K-les espèces sélectionnées ont tendance à exister près de leur capacité de charge (d'où le terme K-selected) où la compétition intraspécifique est élevée. Ces espèces ont une progéniture peu nombreuse et de grande taille, ont plus de soins parentaux et ont une période de développement de maturation plus longue. Chez les plantes, les scientifiques envisagent les soins parentaux de manière plus large : combien de temps met le fruit à se développer ou combien de temps il reste sur la plante sont des facteurs déterminants dans le temps jusqu'au prochain événement de reproduction. Les chênes sont d'excellents exemples de K-espèces sélectionnées (Figure (PageIndex{1})). Les chênes poussent très lentement et mettent en moyenne 20 ans pour produire leurs premières graines, appelées glands. Jusqu'à 50 000 glands peuvent être produits par un arbre individuel, mais le taux de germination est faible car beaucoup d'entre eux pourrissent ou sont mangés par des animaux tels que les écureuils. Certaines années, les chênes peuvent produire un nombre exceptionnellement élevé de glands, et ces années peuvent être sur un cycle de deux ou trois ans selon l'espèce de chêne (r-sélection).

Au fur et à mesure que les chênes atteignent une grande taille et pendant de nombreuses années avant de commencer à produire des glands, ils consacrent une grande partie de leur budget énergétique à la croissance et à l'entretien. La hauteur et la taille de l'arbre lui permettent de dominer les autres plantes dans la compétition pour la lumière du soleil, la principale ressource énergétique du chêne. De plus, lorsqu'il se reproduit, le chêne produit de grosses graines riches en énergie qui utilisent leur réserve énergétique pour s'établir rapidement (K-sélection).

En revanche, r-espèces sélectionnées ont un grand nombre de petits descendants (d'où leur r désignation (Table (PageIndex{1})). Cette stratégie est souvent employée dans des environnements imprévisibles ou changeants. De nombreuses plantes adventices sont considérées comme r-sélectionnées. Les pissenlits sont d'excellents exemples d'espèces r-sélectionnées, produisant de nombreuses petites graines sur un capitule qui sont des graines dispersées sur de longues distances (Figure (PageIndex{3})). De nombreuses graines sont produites simultanément pour s'assurer qu'au moins certaines d'entre elles atteignent un environnement hospitalier. Les graines qui atterrissent dans des environnements inhospitaliers ont peu de chance de survie car leurs graines ont une faible teneur en énergie. Notez que la survie n'est pas nécessairement fonction de l'énergie stockée dans la graine elle-même.

Tableau (PageIndex{1}) : Caractéristiques des espèces sélectionnées K et sélectionnées R
Caractéristiques de K-espèces sélectionnéesCaractéristiques de r-espèces sélectionnées
Mûrir tardMaturité précoce
Plus grande longévitéLongévité inférieure
Soins parentaux accrusDiminution de la garde parentale
Concurrence accrueDiminution de la concurrence
Moins de descendantsPlus de progéniture
Plus grande progénitureProgéniture plus petite
Contributeurs

Organisé et rédigé par Kammy Alger à partir des sources suivantes :

  • Régulation de la population dépendante et indépendante de la densité de Biologie générale par Boundless (sous licence CC-BY-SA)
  • Théories de l'histoire de la vie de Biologie générale par Boundless (sous licence CC-BY-SA)

Les dynamiques de population

Conclusion

La dynamique des populations est l'un des domaines fondamentaux de l'écologie, formant à la fois la base de l'étude de communautés plus complexes et de nombreuses questions appliquées. Comprendre la dynamique des populations est la clé pour comprendre l'importance relative de la compétition pour les ressources et de la prédation dans la structuration des communautés écologiques, qui est une question centrale en écologie.

La dynamique des populations joue un rôle central dans de nombreuses approches de préservation de la biodiversité, jusqu'à présent principalement centrées sur une approche monospécifique. Le calcul du taux de croissance intrinsèque d'une espèce à partir d'une table de survie est souvent l'élément central des plans de conservation. De même, la gestion des ressources naturelles, telles que la pêche, dépend de la dynamique des populations comme moyen de déterminer les actions de gestion appropriées.


Préparation aux tests pour les cours AP®

Une scientifique étudie la génétique d'une population de plantes qu'elle soupçonne de subir une sélection naturelle. Après avoir examiné des échantillons d'ADN de la population sur plusieurs années, elle trouve les données suivantes :

Année Allèle A Fréquence Fréquence de l'allèle B
1 0.80 0.2
2 0.72 0.28
3 0.66 0.34
4 0.52 0.48
5 0.45 0.55
6 0.39 0.61

Cela prouve-t-il la sélection naturelle dans cette population ? Pourquoi ou pourquoi pas?

  1. Non, car les fréquences des génotypes, et non les fréquences des allèles, doivent changer pour que l'évolution se produise.
  2. Non, car les fréquences alléliques changent de manière aléatoire, ce qui suggère qu'il y a une dérive génétique et non une sélection naturelle.
  3. Oui, car cela montre que l'allèle A auparavant favorable ou neutre est maintenant sélectionné contre en faveur de l'allèle B.
  4. Oui, car cela montre que la fréquence des deux allèles change avec le temps.

Un scientifique étudie deux grandes populations de cerfs qui sont centralisées dans les forêts voisines. Elle prélève des échantillons de sang de tous les cerfs de chaque population et enregistre le nombre d'individus qu'elle trouve pour l'allèle A. Elle calcule ensuite la fréquence des allèles dans chaque population. Les fréquences alléliques observées sur cinq ans sont présentées dans les tableaux fournis. Évaluez les données pour répondre aux questions suivantes : Quelles formes d'évolution sont les plus susceptibles de se produire dans les populations 1 et 2 ? Fournissez des preuves à l'appui de votre réponse.

Population 1
AnnéeAllèle A FréquenceFréquence de l'allèle B
10.690.31
20.710.29
30.730.27
40.750.25
50.810.19
60.840.16
Population 2
AnnéeAllèle A FréquenceFréquence de l'allèle B
10.001.00
20.001.00
30.100.90
40.160.84
50.210.79
60.250.75
  1. Dans la population 1, une dérive génétique se produit probablement, ce qui fait que l'allèle A devient plus prévalent que l'allèle B. Dans la population 2, une mutation s'est apparemment produite, introduisant l'allèle A dans la population 2. L'allèle A semble également augmenter en raison de la dérive génétique dans la population. 2.
  2. Dans la population 1, la sélection naturelle se produit probablement, l'allèle A étant favorisé par rapport à l'allèle B. Dans la population 2, le flux génétique s'est apparemment produit, permettant à l'allèle A de s'établir dans la population 2. L'allèle A semble également être favorisé par la sélection dans la population 2 .
  3. Dans la population 1, un flux de gènes s'est apparemment produit, permettant à l'allèle B de s'établir dans la population 1. L'allèle A semble également être favorisé par la sélection dans la population 1. Dans la population 2, une dérive génétique se produit probablement, ce qui fait que l'allèle A devient plus prévalent que allèle B.
  4. Dans la population 1, une mutation s'est apparemment produite, introduisant l'allèle B dans la population 1. L'allèle A semble également augmenter en raison de la dérive génétique dans la population 1. Dans la population 2, la sélection naturelle se produit probablement, l'allèle A étant favorisé par rapport à l'allèle B.

Un gestionnaire des terres tond une section d'herbe annuelle. Au fil des ans, il a enregistré la date de floraison du champ fauché ainsi que d'un champ d'herbe similaire qui n'a pas été fauché. Quelle est l'explication la plus probable de cette tendance?

Année Date de floraison du champ fauché Date de floraison des champs non fauchés
2010 7/29 7/28
2011 7/20 7/26
2012 7/13 8/1
2013 7/8 7/29
2014 7/1 8/2
2015 6/29 7/26
  1. La population d'herbe s'adapte à la tonte, elle peut donc fleurir plus longtemps avant d'être tondue.
  2. Le fauchage stabilise la période de floraison, qui suit une tendance constante dans le champ fauché mais pas dans le champ non fauché.
  3. La tonte empêche l'herbe de se reproduire, ce qui oblige le champ tondu à s'adapter en fleurissant plus tôt.
  4. L'herbe fleurit généralement de plus en plus tôt chaque année à mesure qu'elle vieillit d'année en année.

Un scientifique a observé deux populations d'insectes pendant 10 ans. Ils ont pris des données sur la longueur, en mm , des pièces buccales de l'insecte. Leurs données sont présentées dans les graphiques ci-dessous. Comment évolue cette population et quel agent d'évolution est le plus probablement à l'œuvre ?

  1. la consanguinité, car les distributions des gènes deviennent de moins en moins similaires au sein de la population
  2. dérive génétique, car la distribution des caractères est devenue plus aléatoire
  3. flux de gènes, car la population a probablement acquis de nouveaux traits de pièces buccales grâce à l'immigration
  4. sélection naturelle, car les insectes qui ont des pièces buccales de taille moyenne sont favorisés

Les chercheurs pensent que chez une espèce de poisson, les individus de génotype récessif aa sont prédisposés aux maladies. On ne pense pas que les individus homozygotes dominants (AA) et hétérozygotes (Aa) soient sensibles à cette maladie. Un étang a été ensemencé avec 100 poissons du génotype AA et 100 poissons du phénotype aa, et les poissons ont été autorisés à se reproduire. Dans la génération suivante, 35 pour cent des poissons avaient le phénotype dominant (AA). Qu'indique ce résultat ?

  1. Le phénotype dominant homozygote est plus élevé que prévu, indiquant qu'une évolution s'est produite.
  2. Le phénotype dominant homozygote est plus faible que prévu, indiquant qu'une évolution s'est produite.
  3. Le phénotype dominant homozygote est plus élevé que prévu, indiquant que l'évolution ne s'est pas produite.
  4. Le phénotype dominant homozygote est plus faible que prévu, indiquant que l'évolution ne s'est pas produite.
  1. Il resterait en équilibre parce que les valeurs de p et q resterait le même.
  2. Il resterait à l'équilibre car la valeur de 2pq resterait le même.
  3. Il ne resterait pas à l'équilibre car la valeur de 2pq augmenterait probablement.
  4. Il ne resterait pas à l'équilibre car la valeur de 2pq diminuerait probablement.

Le graphique ci-dessous montre l'évolution de la fréquence des gènes des deux allèles d'un gène : A et a. La population étudiée n'a pas d'émigration ou d'immigration. Quel type d'évolution se produit probablement ici et l'allèle est-il sélectionné, neutre ou sélectionné par la sélection naturelle ?

  1. l'accouplement non aléatoire les deux allèles sont favorisés
  2. l'allèle A du flux génique est favorisé
  3. dérive génétique les deux allèles sont neutres
  4. l'allèle de sélection naturelle a n'est pas favorisé

Le graphique ci-dessous montre l'évolution de la fréquence des gènes des deux allèles : A et B. Ces allèles sont situés sur des gènes séparés qui ne s'influencent en aucune manière. La population étudiée n'a ni émigration ni immigration. Quel type d'évolution est susceptible de se produire ici, le cas échéant ? Explique comment tu le sais.

Le graphique illustré montre les fréquences actuelles de deux génotypes du même gène : AA et aa. Analysez le graphique pour prédire lequel des événements suivants se produirait le plus probablement avec les fréquences des deux génotypes si les individus hétérozygotes étaient favorisés par la sélection naturelle.

  1. AA et aa diminueront en fréquence du même montant.
  2. AA et aa diminueront en fréquence, mais aa diminuera davantage.
  3. AA augmentera en fréquence et aa diminuera en fréquence.
  4. aa augmentera en fréquence et AA diminuera en fréquence.

Le diagramme ci-dessous montre la fréquence des allèles sur deux espèces de plantes pollinisées par le vent, ainsi que la direction du vent dominant. Ces fréquences sont assez stables depuis une dizaine d'années. Cependant, le changement climatique a créé une nouvelle direction du vent dominant, comme le montre le diagramme. Comment les deux populations évolueront-elles probablement à l'avenir ?

  1. la sélection naturelle fera augmenter la fréquence de B dans la population 1
  2. le flux de gènes entraînera une baisse des fréquences de A et B dans la population 3
  3. la dérive génétique entraînera une augmentation des fréquences de A et C dans les populations 1 et 2
  4. la consanguinité réduira la fréquence de l'allèle B dans les populations 2 et 3

Le schéma ci-dessous montre deux populations d'organismes séparées depuis longtemps par une rivière qui empêche le métissage. Les deux populations diffèrent par leur coloration, comme le montre le diagramme. Cependant, l'activité humaine récente a entraîné l'assèchement de la rivière, ce qui a donné les deux populations illustrées dans le diagramme du bas. Quelle est l'explication la plus probable de ce changement ?

  1. une augmentation du flux génétique entre les deux populations
  2. une diminution du flux génétique entre les deux populations
  3. une augmentation des accouplements non aléatoires entre les deux populations
  4. une diminution des accouplements non aléatoires entre les deux populations
  1. Flux de gènes, car les bactéries transmettent le caractère résistant au sein de leurs populations.
  2. La sélection naturelle, parce que les bactéries s'adaptent à une nouvelle condition environnementale - la présence de l'antibiotique.
  3. Dérive génétique, car les travailleurs médicaux ne peuvent pas s'adapter aux fréquences génétiques fluctuant au hasard des populations bactériennes.
  4. Mutation, car chaque bactérie doit muter en une forme résistante aux anticorps pour survivre.

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    • Auteurs : Julianne Zedalis, John Eggebrecht
    • Éditeur/site Web : OpenStax
    • Titre du livre : Biologie pour les cours AP®
    • Date de parution : 8 mars 2018
    • Lieu : Houston, Texas
    • URL du livre : https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
    • URL de la section : https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/19-test-prep-for-ap-r-courses

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    Aperçus généraux

    Par définition, la dynamique des populations requiert un point de vue quantitatif. Hastings 1997 présente une excellente introduction à la base théorique de la dynamique des populations, développant bon nombre des concepts clés employés par les écologistes contemporains. Lande, et al. 2003 et Ranta, et al. 2006 fournit des examens plus sophistiqués des problèmes contemporains de la modélisation des populations, y compris les effets de la structure par âge et par stade, la stochasticité environnementale et démographique et l'interaction entre l'évolution et l'écologie. Dès le début, un débat frémit parmi les écologistes sur l'importance des processus dépendants de la densité dans la régulation des populations animales. Les premières expériences en laboratoire avaient clairement démontré comment les augmentations de la densité de population étaient associées à une diminution des taux de croissance démographique par habitant. Néanmoins, de nombreux écologistes de terrain étaient sceptiques, arguant que le forçage climatique rendait les processus dépendants de la densité essentiellement non pertinents. Andrewartha et Birch 1954 résument bien bon nombre de ces arguments, mais introduisent également de nouveaux sujets tels que l'hétérogénéité spatiale et les processus de mouvement qui ont émergé à part entière comme des sujets de recherche importants pour les écologistes contemporains. Sinclair 1989 fournit une excellente revue du débat historique sur l'importance de la régulation de la population. Alors que la plupart des écologistes s'accordent à dire que le problème est désormais largement résolu, Bjǿrnstad et Grenfell 2002 et Coulson, et al. 2004 soulignent certains des défis considérables qui restent à relever pour clarifier l'importance relative des processus démographiques par rapport au forçage climatique dans la cause des fluctuations démographiques. La monographie très pertinente Turchin 2003 fournit l'examen le plus complet à la fois de la base théorique et des preuves empiriques de la dynamique des populations complexes avec un accent particulier sur les cycles de population.

    Andrewartha, H.G. et L.C. Birch. 1954. La répartition et l'abondance des animaux. Chicago : Univ. de Chicago Press.

    Fournit un contrepoint extrême à l'école de pensée sur la régulation de la population initialement promue dans Nicholson 1933 (cité sous Contexte historique), affirmant que la variation climatique au fil du temps exclut une pénurie de ressources ou d'autres processus dépendants de la densité nécessaires pour stabiliser les populations à un équilibre.

    Bjǿrnstad, O.N., et B.T. Grenfell. 2002. Horlogerie bruyante : Analyse de séries chronologiques des fluctuations de population chez les animaux. Science 293:638–643.

    Un résumé compact mais complet des points de vue contemporains sur la dynamique de la population telle qu'elle est influencée par les processus dépendants de la densité et indépendants de la densité, les décalages temporels et la dynamique non linéaire.

    Coulson, T., P. Rohani et M. Pascual. 2004. Squelettes, bruit et croissance démographique : la fin d'un vieux débat. Tendances de l'écologie et de l'évolution 19:359–364.

    Passe en revue le débat entre les partisans de la régulation démographique dépendante de la densité et le climat en tant que facteur limitant, en parvenant à une synthèse incorporant les deux points de vue.

    Hastings, Alain. 1997. Biologie des populations : concepts et modèles. New York : Springer.

    Une excellente amorce sur la dynamique des populations, l'évolution et les interactions écologiques entre les espèces.

    Lande, Russell, Steinar Engen et Bernt-Erik Sǽther. 2003. Dynamique stochastique des populations en écologie et conservation. Oxford : Université d'Oxford. Presse.

    Un manuel assez avancé couvrant des sujets théoriques d'intérêt contemporain dans la biologie des populations et de la conservation de manière sophistiquée, y compris la croissance démographique stochastique, l'analyse de la viabilité des populations, la dynamique structurée des populations et la récolte.

    Ranta, Esa, Per Lundberg et Veijo Kaitala. 2006. Écologie des populations. Cambridge, Royaume-Uni : Cambridge Univ. Presse.

    Un manuel sophistiqué couvrant divers aspects de la dynamique des populations, avec un accent particulièrement fort sur l'intégration de la dynamique spatiale et temporelle des populations.

    Sinclair, A. R. E. 1989. Régulation de la population. Dans Concepts écologiques : Contributions de l'écologie à une compréhension du monde : 29e Symposium de la British Ecological Society, University College, Londres, 12-13 avril 1988. Edité par J. M. Cherrett et A. E. Bradshaw, 197-241. Boston : Blackwell.

    Un examen historique du concept de régulation de la population, des méthodes de test et des extensions aux systèmes d'équilibre multiples.

    Turchin, Pierre. 2003. Dynamique des populations complexes : une synthèse théorique/empirique. Princeton, New Jersey : Université de Princeton. Presse.

    Sans aucun doute la référence générale la plus utile disponible sur la théorie, les preuves et les méthodes d'analyse des fluctuations de la population. Couvre un large éventail d'études de cas, allant des insectes aux grands mammifères avec une analyse originale approfondie. Lecture indispensable pour quiconque s'intéresse sérieusement au sujet.

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    Chapitre 2 : La population vieillissante - Présentation PowerPoint PPT

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    Simulations Biologie Dynamique des Populations

    La dynamique des populations est l'étude de la taille et de la composition par âge des populations. Cette simulation produit des données sur la taille de la population au fil du temps pour trois espèces différentes dans une chaîne alimentaire simple : une plante, un herbivore et un prédateur.

    Démographie et dynamique de la population - Concepts de biologie

    Opentextbc.ca AD : 13 PENNSYLVANIE: 50 Rang MOZ : 64

    • Tandis que population la taille et la densité décrivent un population à un moment donné, les scientifiques doivent utiliser la démographie pour étudier dynamique d'un population
    • La démographie est l'étude statistique de population changements au fil du temps : taux de natalité, taux de mortalité et espérance de vie
    • Ces population les caractéristiques sont souvent affichées dans une table de mortalité.

    19.4 : Dynamique et régulation des populations

    • Le modèle logistique de population la croissance, bien que valable dans de nombreuses populations naturelles et un modèle utile, est une simplification du monde réel Les dynamiques de population
    • Le modèle implicite est que la capacité de charge de l'environnement ne change pas, ce qui n'est pas le cas.

    Modélisation de la dynamique des populations cellulaires

    • Cellule de modélisation Les dynamiques de population La modélisation quantitative devient rapidement une partie intégrante de la biologie, en raison de la capacité des modèles mathématiques et des simulations informatiques à générer des informations et à prédire le comportement des systèmes vivants
    • Les modèles à cellule unique peuvent être incapables ou trompeurs pour déduire Les dynamiques de population, comme ils le font…

    Systèmes dynamiques en biologie des populations Xiao-Qiang Zhao

    Springer.com AD : 16 PENNSYLVANIE: 22 Rang MOZ : 42

    • Les dynamiques de population est un sujet important en mathématiques la biologie
    • Un problème central est d'étudier le comportement à long terme des systèmes de modélisation
    • La plupart de ces systèmes sont régis par diverses équations évolutives telles que la différence, les équations différentielles ordinaires, fonctionnelles et partielles (voir, e.

    4.1 Démographie et dynamique de la population - Biologie environnementale

    • 4.1 Population Démographie & Dynamique
    • Imaginez-vous en train de descendre une rivière dans un petit bateau à moteur un après-midi de week-end, l'eau est lisse et vous profitez du soleil et de la brise fraîche lorsque vous êtes soudainement touché à la tête par une carpe argentée de 20 livres.
    • Il s'agit d'un risque maintenant sur de nombreuses rivières et systèmes de canaux dans l'Illinois et le Missouri en raison de la

    Population Dynamics MIT OpenCourseWare en ligne gratuit

    Ocw.mit.edu AD : 11 PENNSYLVANIE: 50 Rang MOZ : 67

    • Humain Population Croissance I Limites de la croissance exponentielle et application à l'humain population. Réponse dépendante de la densité comme facteur de stabilisation

    La dynamique des populations de petites populations

    • Les Les dynamiques de population de petites populations
    • Dernière mise à jour le jeu. 27 mai 2021 | Richesse des espèces
    • Une grande partie de la conservation la biologie est une discipline de crise
    • Les managers sont inévitablement confrontés à trop de problèmes et à trop peu de ressources.

    Dynamique des Populations Collège des Sciences Biologiques

    • Biologie des Populations Groupe des diplômés Les dynamiques de population Marissa L
    • Professeur Département des sciences et politiques de l'environnement Centre de Biologie des Populations Centre pour Biologie des Populations Bodega Marine Laboratory Institut des sciences côtières et marines 530-752-7886 [email protected] Voir la liste

    Questions sur la biologie de la dynamique des populations et guide d'étude

    Quizlet.com AD : 11 PENNSYLVANIE: 50 Rang MOZ : 70

    • Commencer à étudier Biologie de la dynamique des populations
    • Apprenez du vocabulaire, des termes et plus encore avec des cartes mémoire, des jeux et d'autres outils d'étude.

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    • Le modèle logistique de la croissance démographique, bien que valable dans de nombreuses populations naturelles et un modèle utile, est une simplification de la dynamique de population du monde réel
    • Le modèle implicite est que la capacité de charge de l'environnement ne change pas, ce qui n'est pas le cas.

    36.4 Dynamique et régulation des populations

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    • La plupart des facteurs dépendants de la densité sont de nature biologique (biotique) et comprennent la prédation, la compétition inter- et intraspécifique, l'accumulation de déchets et les maladies telles que celles causées par les parasites
    • En général, plus une population est dense, plus son taux de mortalité est élevé.

    Dynamique et régulation des populations – Biologie

    • Le modèle logistique de population la croissance, bien que valable dans de nombreuses populations naturelles et un modèle utile, est une simplification du monde réel Les dynamiques de population
    • Le modèle implicite est que la capacité de charge de l'environnement ne change pas, ce qui n'est pas le cas.

    Unité D : Dynamique des populations et des communautés

    • Unité C : Division cellulaire, génétique et moléculaire La biologie
    • Unité D : Population et communauté Dynamique
    • Ressources et matériaux FIRST/AP
    • Unité A : La diversité de la matière et les liaisons chimiques
    • Unité B : Formes de matière : Gaz.

    Dynamique des populations et biologie de la mer de Californie

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    • Les dynamiques de population et La biologie de la loutre de mer de Californie (Enhydra lutris nereis) à l'extrémité sud de son aire de répartition
    • Coastal Research Center, Marine Science Institute, Université de Californie, Santa Barbara, Californie
    • Numéro d'accord de coopération MMS 14-35-0001-31063

    Dynamique des Populations Définition de la Dynamique des Populations par

    Les dynamiques de population la définition est - une branche de la connaissance concernée par la taille des populations et les facteurs impliqués dans leur maintien, leur déclin ou leur expansion.


    19.4 : Dynamique et régulation des populations - Biologie

    Unité 3 - Croissance et régulation démographiques

    Dans cette unité, vous découvrirez les facteurs fondamentaux qui influencent la croissance des populations. Vous découvrirez également les facteurs internes et externes qui régulent la croissance. Parfois, les facteurs qui affectent la croissance démographique sont environnementaux, comme la présence de ressources limitées. D'autres fois, c'est le compromis entre des facteurs tels que la survie et la reproduction, ou le nombre de jeunes, et la taille de chaque jeune produit. Les espèces ont évolué en raison de ces pressions environnementales, ce qui donne souvent lieu à des modèles prévisibles de survie et de reproduction. Par exemple, les habitats complexes et stables peuvent favoriser les organismes qui produisent une progéniture moins nombreuse et plus grande, tandis que les environnements moins surpeuplés peuvent favoriser les organismes qui produisent une progéniture plus petite mais plus nombreuse.

    Il est possible de modéliser la croissance des populations dans le temps. Les modèles simplistes donnent des prévisions de croissance explosives et exponentielles. Des modèles complexes, qui tiennent compte de la disponibilité des ressources, montrent que les populations sont limitées dans le nombre total d'individus capables de survivre et de se reproduire avec succès.
    Les résultats de ces modèles complexes indiquent qu'il y a des répercussions importantes pour les humains alors que nous commençons à atteindre notre capacité de charge ici sur terre. En raison du manque d'eau potable, de nourriture ou d'air pur, les scientifiques prédisent que la taille de la population humaine atteindra bientôt sa limite. Les conséquences qui suivront cet événement restent discutables.

    Pourquoi se soucier de la biologie des populations ? Beaucoup de ces théories et modèles s'appliquent à la vie de tous les jours. Si vous aimez passer des vacances à la montagne ou à la plage, vous avez besoin d'un écosystème sain pour que l'endroit garde un air de vacances. Si vous tombez malade, vous voulez des antibiotiques qui réduisent efficacement la taille de la population de germes à l'intérieur de vous. Et si vous habitez à Austin, vous voudrez peut-être que la croissance des bactéries à Barton Springs soit réduite au minimum, afin que vous et vos amis puissiez aller nager.

    Lire Concept 52.1 Comment les processus biologiques affectent la densité de population aux pp. 1136-1139

    3.1. Caractéristiques de la population
    l. définition
    ll. densité
    lll. dispersion
    3.2 Modèles de dispersion
    l. agglutiné
    ll. bien sûr à grain fin contre à grain fin
    lll. uniforme
    lV. Aléatoire

    3.3 Démographie
    l. définition
    ll. facteurs d'étude démographique des populations
    3.4 Tables de mortalité
    l. définition d'une table de survie
    ll. application à des populations réelles
    3.5 Courbes de survie
    l. type I
    ll. type II
    lll. type III
    3.6 Traits d'histoire de vie (LHT)
    l. variation des modèles LHT
    ll. facteurs environnementaux
    lll. traits d'histoire de vie et extinction
    lV. compromis sur l'histoire de la vie
    3.7 Épisode de la reproduction
    l.sémelparité
    ll. itéroparité
    3.8 Modèles de croissance démographique
    l. taux de natalité
    ll. taux de mortalité
    3.9 Méthodes d'étude de la croissance démographique
    l. modèles mathématiques simples
    ll. comparer des modèles simples aux populations naturelles
    3.9 Croissance démographique expérimentale
    l. croissance démographique logistique - théorique
    ll. croissance logistique et populations réelles
    je vais. Traits sélectionnés par r et K
    3.10 Facteurs limitant la population
    l. facteurs dépendants de la densité
    ll. facteurs indépendants de la densité
    3.12 Croissance de la population humaine
    l. taux de croissance actuels comme exponentiels
    ll. limites aux taux de croissance humaine

    3.1 Caractéristiques de la population

    Une population peut être définie comme un groupe de congénères (membres de la même espèce) qui utilisent la même niche. Rappelez-vous qu'une niche est l'"adresse" d'un organisme - tout ce que l'animal utilise pour survivre et se reproduire avec succès. Cela peut inclure de la nourriture, un abri, de l'eau, des sites de nidification, etc. Deux caractéristiques importantes de toute population sont la densité, ou le nombre d'individus par unité de surface, et la dispersion ou les schémas d'espacement des individus dans une zone donnée.

    Votre livre énumère plusieurs méthodes différentes pour mesurer la densité d'une population. Certaines méthodes conviennent mieux aux petits organismes confinés dans un habitat isolé, comme une étoile de mer ou des bernard-l'ermite dans un bassin de marée, tandis que d'autres méthodes conviennent mieux aux organismes migrateurs plus gros comme le caribou. Il est important de comprendre que chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients. Par exemple, le dénombrement de tous les individus de la population est extrêmement important lors de l'étude d'espèces rares et menacées, car les plans de conservation de l'habitat sont souvent basés sur ces estimations. Le faucon pèlerin est sur le point d'être retiré de la liste des espèces menacées des États-Unis parce que les scientifiques estiment que leur nombre est supérieur à 1 500. Il est évidemment essentiel de savoir si ce nombre est exact ou non. Plus communément, la taille de la population est estimée à l'aide de diverses techniques d'échantillonnage. Une densité est d'abord calculée pour une petite zone, et la taille de la population pour l'ensemble de la zone est ensuite estimée à partir de ces données. Vous trouverez ci-dessous diverses techniques utilisées pour estimer les populations :

    - des dénombrements visuels, tels que des survols de rapaces ou des dénombrements de Noël ou des oiseaux chanteurs
    - pièges ( vivants, collet, phéromone pour insectes, piège pour espèces crépusculaires)
    - fréquence de vocalisation (pour les espèces nocturnes ou arboricoles)
    - boulette fécale (pour les mammifères)
    - nids ou tanières
    - registres de peaux (particulièrement utiles pour les travaux historiques)
    - pourcentage de couverture végétale (pour les plantes)
    - comptages de transects (où le nombre d'animaux et de plantes est compté le long d'une ligne. Bon pour les organismes sessiles)

    Si les données sont exactes, on peut également estimer la fréquence des juvéniles, des adultes, des larves et d'autres types d'organismes immatures. Les données sont ensuite utilisées pour construire des tables de mortalité (voir section 3.5 ci-dessous). Quelle que soit la méthode d'échantillonnage utilisée, la méthode elle-même doit éviter tout biais comme la tendance à surestimer ou à sous-estimer certains individus. Si chaque fois que vous entendez chanter une paruline à joues dorées, vous comptez un mâle dans votre échantillon, vous estimez peut-être la densité de parulines à joues dorées si le mâle se déplace fréquemment sur son territoire. L'échantillonnage d'une population est une méthode avantageuse lorsque le nombre de personnes ou de fonds pour effectuer le travail est limité et si l'espèce en question semble avoir une répartition uniforme dans tout son habitat. Cette technique d'échantillonnage est moins utile lorsque les habitats commencent à varier et que la répartition des individus est regroupée.
    Le marquage et la recapture des individus est une autre façon d'estimer la taille de la population. Cela s'appliquerait surtout aux espèces migratrices, telles que les papillons et les oiseaux qui suivent des schémas de migration hautement prévisibles. Le marquage initial et la recapture des individus doivent cependant être basés sur des techniques d'échantillonnage aléatoire et doivent inclure un nombre suffisant d'individus pour éviter tout biais. Mallet et . Al. (1987) ont découvert que les techniques de marquage-recapture influençaient le comportement des papillons Helconius, et donc les estimations de population, puisque les papillons évitaient les zones où ils avaient été précédemment capturés.

    Les populations peuvent varier leurs schémas de dispersion. Souvent, la répartition des ressources et le type de ressource peuvent influencer la façon dont une population se répartit dans son environnement. Les distributions locales sont souvent limitées par des facteurs physiques ou abiotiques de l'environnement. Ceux-ci peuvent inclure : la température, l'humidité, la lumière, le pH, la qualité du sol, la salinité ou les courants d'eau. Par exemple, les arbres du nord-est des États-Unis peuvent présenter des tolérances différentes pour la disponibilité de la lumière et de l'azote : les espèces tolérantes aux facteurs abiotiques peuvent avoir une distribution plus large que celles qui sont moins tolérantes ou intolérantes à un facteur spécifique. Une espèce d'arbre comme le caryer qui peut tolérer une faible luminosité (ombre) peut pousser dans plus d'endroits qu'une espèce d'arbre qui ne peut pas tolérer une faible luminosité, comme les peupliers tulipes. Les caryers peuvent pousser dans n'importe quelle zone, tandis que les peupliers tulipes sont limités aux zones de la forêt suffisamment éclairées. Ainsi, les caryers devraient avoir une distribution plus large que les peupliers tulipes. En général, les jeunes organismes ont tendance à être plus sensibles à la variation des ressources et moins capables de tolérer des conditions sous-optimales. Cela peut être dû au fait que les organismes en croissance ont besoin de plus d'énergie et de ressources que les organismes matures.

    SEPARATION DES ESPECES D'ARBRES AUX ETATS-UNIS PAR OMBRE ET TOLERANCE A L'AZOTE

    3.2 Modèles de dispersion

    Une distribution groupée des organismes peut se produire lorsque les ressources elles-mêmes sont inégales. Par exemple, les plantes de salvia peuvent se regrouper dans des endroits où le sol est alcalin et exempt de sel. Les organismes se regroupent souvent autour des ressources ou des facteurs les plus limités : la température, l'humidité, la lumière, les nutriments (azote et phosphore) et la teneur en oxygène. Il se peut qu'un facteur comme la température soit le plus important. Les cactus Saguaro peuvent résister au gel si la plante peut dégeler pendant la journée. Les plantes mourront cependant si les températures restent en dessous de zéro pendant plus de 36 heures. La répartition des cactus saguaro en Arizona est très distincte : ils ne poussent pas dans des endroits qui ne dégèlent pas pendant la journée. À son tour, il peut y avoir plusieurs facteurs qui interagissent pour déterminer la distribution des organismes. Rappelez-vous que la disponibilité de la lumière et des nutriments tels que l'azote, le calcium et le potassium peuvent tous contribuer à la répartition des arbres dans une forêt.

    Les individus peuvent également se regrouper pour l'accouplement et à des fins sociales, ou parce qu'il y a la sécurité en nombre. Les poissons individuels nageant dans un banc en pleine mer sont moins susceptibles d'être mangés que les poissons qui nagent seuls. Il est plus difficile pour un prédateur de sélectionner des individus dans un groupe car il est plus difficile de se concentrer sur un seul individu. Imaginez que vous essayez d'attraper une balle de tennis lorsque quelqu'un vous en lance cinq à la fois. Vous remarquerez à quel point il est difficile de garder les yeux sur le ballon. En effet, c'est beaucoup plus difficile que d'essayer d'attraper une seule balle.

    ll . bien sûr à grain fin contre à grain fin

    Les ressources peuvent varier en taille et en nombre de touffes formées. Cela affectera considérablement la répartition des animaux utilisant les ressources. Un environnement à grains grossiers peut avoir de grandes parcelles, comme des peuplements d'acacias dans les prairies africaines. Les arbres peuvent être regroupés autour d'une ressource limitante telle que l'eau et les bouquets d'arbres peuvent être très dispersés à travers la savane. Un grand nombre d'individus, comme les singes, peuvent utiliser les arbres simultanément pour dormir et s'abriter des prédateurs. Ainsi, la distribution des singes et des acacias dans ce cas sera en quelques grandes parcelles. En revanche, un environnement à grain fin aura une taille de patch plus petite et pourra donc accueillir moins d'individus par patch.

    je vais . uniforme
    Les environnements uniformes sont ceux dans lesquels les individus sont régulièrement espacés dans tout l'habitat. Les plantes peuvent être régulièrement espacées pour éviter la compétition pour les ressources telles que le soleil et l'eau. D'autres organismes, comme les manchots, peuvent s'espacer pour éviter les agressions dans une zone limitée.

    Une distribution aléatoire se produit lorsqu'il n'y a pas de modèle distinct ou de prévisibilité de l'espacement. Cela est plus susceptible de se produire lorsque les congénères n'ont pas d'influence les uns sur les autres (que ce soit pour les ressources ou les interactions sociales). Les arbres d'une forêt entrent souvent dans cette catégorie.

    Les motifs groupés ou uniformes semblent être les plus courants dans la nature, tandis que la distribution aléatoire semble être plus rare . Quelle que soit la répartition des individus, cependant, il est important d'étudier ces modèles. En examinant la distribution des individus, nous pouvons analyser comment les populations changent au fil du temps. Par exemple, nous pouvons déterminer si les populations d'une espèce en voie de disparition augmentent en taille ou diminuent vers le bord de l'extinction.

    La démographie est l'étude des facteurs qui affectent la croissance et le déclin d'une population. Les ajouts à une population peuvent se produire par la naissance ou l'immigration, tandis que les déclins d'une population se produisent par la mort ou l'émigration. Les taux de natalité et de mortalité d'une population dépendent de l'âge des individus dans la population. Par exemple, le taux de mortalité sera plus faible dans une population d'organismes jeunes que dans une population d'organismes plus âgés.

    ll . facteurs d'étude démographique des populations

    Une structure d'âge dans une population est créée lorsque vous avez un chevauchement de générations. Il est défini comme l'âge de tous les individus de la population. Chaque tranche d'âge aura son propre taux de natalité (par exemple 5 ans contre 20 ans) et les taux de mortalité (20 ans contre 60 ans). Étant donné que certains groupes d'âge sont plus susceptibles de se reproduire jeunes et que d'autres groupes d'âge sont plus susceptibles de mourir, le nombre total d'individus dans chaque groupe d'âge aura des effets directs sur la croissance et le déclin d'une population. Par exemple, une population de jeunes rats aura un taux de croissance plus rapide qu'une population de vieux rats dont le taux de natalité a diminué et dont le taux de mortalité a augmenté. Bien qu'il semble facile de créer des structures d'âge pour les populations d'organismes, il peut être assez difficile de déterminer avec précision l'âge des organismes sauvages. Il existe un certain nombre de façons de vieillir les organismes capturés dans la nature et la méthode la plus précise peut être de marquer et de recapturer les individus. Par exemple, des parulines à joues dorées nicheuses et naissantes sont capturées dans le centre du Texas chaque printemps, et chacune se voit attribuer une combinaison de bandes colorées et un numéro d'identification. Au cours des années suivantes, les biologistes tentent de recapturer chaque individu de la population (ainsi que de baguer tous les nouveaux oisillons). De cette façon, des profils d'âge à long terme (10 ans) peuvent être collectés pour créer des structures d'âge pour une espèce en danger localisée. Bien qu'il faille un effort considérable pour marquer et recapturer la majorité des individus, les résultats peuvent être impressionnants. Dans le cas des parulines à joues dorées, l'étude de Dean Keddy-Hector a repris 90 pour cent de tous les individus de la population. D'autres méthodes moins précises d'estimation de l'âge comprennent l'observation de l'usure et du remplacement des dents chez le cerf, ou les anneaux de croissance annuels des cornes de mouton et des arbres.

    Une fois que vous avez collecté des informations sur l'âge des individus de votre population, vous pouvez commencer à estimer la probabilité qu'un individu survive d'une année à l'autre. Par exemple, si vous marquez cent oiseaux oisillons la première année et ne recapturez que 80 individus le printemps suivant, vous pouvez estimer les chances de survie en tant qu'un an. Ainsi, des tables de mortalité sont créées à partir de données d'âge pour estimer combien de temps un individu d'un âge donné est susceptible de vivre. Les données des tables de mortalité peuvent être collectées en suivant un groupe spécifique d'individus de la naissance à la mort, ou à travers un recensement des individus vivants et décédés. Les informations sur l'âge humain sont constamment utilisées par les compagnies d'assurance pour déterminer combien de temps vous êtes susceptible de vivre. Les médecins l'utilisent pour essayer de prédire combien de temps une personne peut vivre une fois qu'elle a reçu un diagnostic de cancer ou de maladie cardiaque. Il est important d'avoir des tables de mortalité pour estimer la santé des espèces menacées ou en voie de disparition. Ils peuvent aider à déterminer si une population est capable de se maintenir ou si des individus meurent et si l'espèce est en voie d'extinction.

    ll . application à des populations réelles

    Des tables de mortalité ont été créées pour des milliers d'espèces différentes. Si vous regardez à la page 1139 dans Campbell, vous trouverez une table de mortalité pour les spermophiles de Belding. Le tableau commence par 337 femelles individuelles (ou 349 mâles) et enregistre le nombre d'individus qui survivent d'année en année. Notez que même s'il y a quelques individus qui vivent jusqu'à 6 ou 7 ans, la majorité des écureuils ne survivent pas à leur première année. En effet 1/3 de la population est mort à la fin de la deuxième année. En comptant le nombre d'individus qui meurent chaque année, un taux de mortalité et une espérance de vie moyenne peuvent être calculés. L'espérance de vie moyenne d'un écureuil terrestre nouveau-né est de 1,33 (ou 1,07) an. Vous remarquerez que ce nombre coïncide avec le fait que près de 80 % des individus sont morts à ce moment-là.

    Les tables de vie végétale sont plus complexes. L'âge est plus difficile à déterminer et il est difficile d'identifier des individus séparés. Bien que la plante "parente" puisse mourir, elle survit également à travers les pousses et les drageons qui se détachent des racines de la plante. Ainsi, les démographes doivent gérer la mortalité à deux niveaux : un pour la plante individuelle (ou parente) et un pour les clones.

    Les tables de mortalité des plantes peuvent être utiles pour poser des types de questions spécifiques. Par exemple, les données sur la mortalité et la survie des graines, l'espérance de vie des plantes vivaces marquées comme semis et les cycles de vie des plantes annuelles peuvent être assez faciles à collecter et assez précises.

    3.5 Courbes de survie

    Les données sur une autre espèce, les pinsons cactus, montreraient que les individus ne survivent pas nécessairement à un rythme constant. Les tables de mortalité peuvent être utilisées pour créer des courbes de mortalité et des courbes de survie. Une courbe de mortalité représente le taux de mortalité en fonction de l'âge. Souvent, il peut avoir plusieurs phases. Par exemple, chez les pinsons, nous verrions trois phases : une phase juvénile où les taux de mortalité étaient élevés, une phase adulte où la mortalité globale était plus faible, et enfin une phase "post adulte" où les taux de mortalité augmentaient à nouveau pour les individus plus âgés. Dans ce cas, la variation du taux de mortalité en fonction de l'âge se traduit par une courbe en forme de "J". Ce modèle de survie est commun à certains oiseaux et à de nombreux mammifères.

    Les courbes de survie peuvent être tracées de plusieurs manières. En règle générale, le nombre logarithmique de survivants est tracé en fonction du temps ou de l'âge des survivants. L'exactitude du tableau dépendra de l'exactitude des données d'origine et du changement ou non des conditions environnementales. Il s'avère que les espèces ont des modes de vie et de mort différents (voir figure 52.5 à la page 1140 dans Campbell)) Les courbes de survie de type I représentent une espèce avec un taux de survie élevé pendant la majeure partie de sa vie, et un taux de mortalité élevé à la fin. Les animaux (généralement des vertébrés) qui ont peu de progéniture et investissent massivement dans leurs petits tombent dans cette catégorie. Les humains qui ont accès aux soins médicaux et à la médecine préventive suivent également ces modèles de survie.

    Les organismes de type II ont un taux de mortalité constant tout au long de leur durée de vie. Les petits animaux tels que les écureuils, les hydres et les oiseaux chanteurs migrateurs suivent souvent cette tendance.

    Les organismes de type III souffrent de taux de mortalité extrêmement élevés à un âge précoce. Cependant, une fois que les individus ont franchi le goulot d'étranglement, ils peuvent vivre longtemps. Les balanes, par exemple, produisent des millions de jeunes et les relâchent dans la mer. La plupart des jeunes dérivent le long des courants océaniques et sont mangés par des prédateurs. Quelques-uns parviennent à s'installer dans la zone intertidale rocheuse où ils peuvent trouver nourriture et abri. Les quelques individus qui y parviennent ont d'excellentes chances de survie. Les arbres, les insectes, les mauvaises herbes et de nombreuses espèces aquatiques comme les palourdes seraient également des exemples d'organismes de type III. Ils font des centaines, voire des milliers de descendants, mais investissent peu d'énergie dans chacun. En conséquence, de nombreux descendants ne trouvent pas un environnement favorable et meurent à un âge précoce.

    A noter que si ces 3 courbes de survie s'adaptent à un grand nombre d'espèces, il existe encore des exceptions à la règle. Par exemple, certaines espèces présentent une progression de survie par étapes. Il comprendrait des invertébrés qui connaissent un taux de survie élevé pendant la majeure partie de l'année, suivi d'une mortalité élevée pendant les périodes de mue. Pendant une mue, l'exosquelette d'un animal, comme la carapace d'un homard, est mou. Cela rend l'organisme très vulnérable à la prédation. En effet, des organismes comme le homard se cachent souvent durant cette période. Une autre exception aux schémas de survie typiques est le maquereau bleu (Scomber scombrus). Le maquereau a tendance à présenter une courbe de type III avec un taux de mortalité juvénile élevé.

    Lisez le Concept 52.2 "Traits d'histoire de vie" aux pp. 1141-1143

    3. 6 traits d'histoire de vie (LHT)

    l. variation des modèles LHT

    En plus des naissances et des décès, d'autres facteurs façonnent la dynamique des populations d'une espèce donnée. Ces traits affectent souvent le moment de la reproduction et de la mort.

    ll . facteurs environnementaux

    Souvent, les modèles d'histoire de vie qui surviennent coïncident avec des types spécifiques d'environnements. Par exemple, les études de David Lack sur les oiseaux chanteurs dans les années 1940 ont indiqué que les espèces tempérées produisent souvent plus de descendants que les espèces tropicales. Ce schéma semble également être vrai pour les mammifères et les lézards. Certains traits d'histoire de vie ont tendance à varier les uns avec les autres. Par exemple, une augmentation de la fécondité coïncide avec une augmentation de la mortalité des adultes.

    je vais . traits d'histoire de vie et extinction

    De nombreux biologistes pensent qu'il existe certains traits d'histoire de vie qui augmentent la vulnérabilité d'une espèce à l'extinction. Si tel est le cas, il serait essentiel de savoir si une espèce en voie de disparition, comme la grue blanche, possède ces caractéristiques. Certains des traits qui ont été identifiés comprennent :
    a) capacité de dispersion. Les espèces capables de migrer entre des habitats fragmentés ont de meilleures chances de trouver des partenaires et de maintenir la diversité génétique. Ainsi, si une population fragmentée est « éteinte », elle peut être remplacée par des individus en migration (voir unité 4).
    b) Degré de spécialisation. Les organismes qui se spécialisent sur un seul type de ressource, comme les pandas qui ne mangent qu'une espèce spécifique de bambou, ou les guêpes qui ne pondent des œufs que sur une seule espèce de figue, sont plus susceptibles de disparaître. Les animaux dont le régime alimentaire est plus généralisé peuvent passer d'un aliment à l'autre en cas de perte d'habitat.
    c) Taux de reproduction. Les espèces, comme les rats, qui peuvent produire beaucoup de progéniture à un âge précoce sont plus susceptibles de rebondir après un déclin de la population. Une espèce en voie de disparition qui peut produire 100 descendants par an peut se remplacer plus rapidement qu'une espèce qui n'a produit qu'une progéniture par an.
    d) Longévité. Une espèce qui vit longtemps, comme un éléphant ou un perroquet (tous deux pouvant vivre 70 ou 80 ans) peut être capable de supporter de mauvaises conditions environnementales pendant plusieurs années et renoncer à se reproduire pendant cette période.En revanche, une espèce qui se reproduit tôt, mais meurt rapidement (comme les opossums qui vivent généralement moins de 3 ans) peut être incapable d'"attendre" et de mourir sans se remplacer.

    lV. compromis sur l'histoire de la vie

    Quel que soit le modèle d'histoire de vie fondamental d'une espèce, il semble y avoir plusieurs compromis fondamentaux dans la nature. Étant donné que la plupart des organismes sont en compétition pour des ressources limitées, il y a une quantité finie d'énergie disponible pour un organisme au cours de sa vie. Des décisions doivent être prises sur la façon d'investir cette énergie. L'un des compromis les plus importants est l'investissement d'énergie dans la survie par rapport à un investissement d'énergie dans la reproduction. Doit-on consacrer toute son énergie à se reproduire maintenant ou à survivre jusqu'à la prochaine saison de reproduction, lorsque les conditions pourraient être plus favorables. L'investissement dans la progéniture comprend non seulement le poids de la progéniture (par exemple l'énergie stockée dans les œufs ou les graines), mais aussi l'énergie pour l'allaitement, la couvaison ou les soins aux jeunes. Les plantes herbacées vivaces, par exemple, investissent 15 à 20 % de l'énergie annuelle dans la reproduction alors que les annuelles sauvages dépensent 15 à 30 %. Les cultures céréalières domestiquées comme le maïs investissent 30 à 40 % de leur énergie dans la reproduction. Des lézards comme Lacerta vivipara investissent 7 à 9 % de leur énergie annuelle dans la reproduction alors que
    Les salamandres des montagnes (Desmognathus ochophaeus) dépensent 48 % de leur énergie en œufs et en couvaison.

    3.7 Épisodie reproductive

    L'épisodie reproductive est la fréquence de la production de descendants au cours de la vie. La sémelparité (semel = une fois, parité = engendrer) décrit des espèces telles que le saumon qui ont une grande progéniture puis meurent. Les plantes annuelles et les plantes centenaires suivent également ce schéma, ainsi que la plupart des insectes et certaines espèces de poissons comme le saumon. Un exemple extrême serait que certaines espèces de bambou vivent de 100 à 120 ans avant de produire des graines et de mourir.

    L'itéroparité (itero = répéter), en revanche, décrit les espèces qui ont moins de progéniture sur de nombreuses saisons. Ainsi, les plantes vivaces et la plupart des vertébrés entreraient dans ce modèle. Il est important de reconnaître que le nombre total de descendants survivants produits par une espèce sémelpare ou itéropare peut être le même. C'est le moment de la reproduction qui varie. Les conditions favorisent la sémelparité lorsque le coût de survie entre les couvées est très élevé et qu'il existe un compromis important entre la fécondité et la survie. Les conditions favorisent l'itéroparité lorsque la moralité infantile est élevée, lorsque les parents ne sont pas présents pour élever leurs petits et que les individus établis ont des taux de survie plus élevés. Cela coïncide avec de nombreuses conditions de survie de type III.

    Les espèces itéropares font face à un autre compromis. Un organisme peut produire plusieurs petits ou quelques gros. Ainsi, les organismes peuvent varier le nombre et la taille de la progéniture qu'ils ont au cours d'un cycle de reproduction donné. En général, le nombre de descendants d'un organisme augmentera, à mesure que le coût de survie d'une année à l'autre diminue. Par exemple, les organismes qui subissent des taux de prédation élevés ou des moralités hivernantes tombent souvent dans des modèles de survie de type III. À mesure que la taille de la progéniture augmente, le nombre de descendants diminue. La morue pond des millions d'œufs qui flottent dans l'océan sans soins parentaux. La basse, en revanche, pond des centaines d'œufs et fournit des soins parentaux. La plupart des amphibiens et des reptiles s'occupent peu ou pas de leur progéniture et pondent beaucoup plus d'œufs que les oiseaux qui s'occupent activement de leurs petits. L'exception à cette règle est les crocodiles qui défendent activement le nid et s'occupent des jeunes. Les crocodiles ont tendance à pondre moins d'œufs que les autres espèces de reptiles.

    Lisez le concept 52.3-52.4"Modèles de croissance de la population" aux pp. 1143-1167

    3.8 Modèles de croissance démographique

    l. modèles mathématiques simples

    Rappelons que les deux facteurs qui affectent la croissance de toute population sont le taux global de natalité et le taux de mortalité. La croissance d'une population peut être examinée par l'observation, l'expérimentation ou la modélisation mathématique.
    Il est extrêmement difficile (voire impossible) de modéliser une population expérimentale, qui contient tous les facteurs et variables que l'on trouve dans une population naturelle. Pourtant, les modèles ne doivent pas être ignorés. Ils peuvent être très utiles pour identifier les principes importants qui affectent la croissance de la plupart des populations. Ainsi, un point de départ utile lors de la modélisation est de commencer par des hypothèses simples et d'ajouter les hypothèses une à la fois. Nous commencerons dans notre modèle de croissance démographique en supposant que la taille de la population est petite et que les ressources sont illimitées. Dans ces conditions simplistes :

    un changement dans la taille des populations = BR (taux de natalité) -DR (taux de mortalité)
    (pendant un intervalle de temps donné)

    où N= la population et t= le temps

    Il n'est pas très utile de regarder le taux de natalité d'une espèce entière quand ce que nous étudions est un échantillon de population. Il est donc plus utile d'étudier un taux de natalité (b) et un taux de mortalité (d) par habitant qu'un taux absolu de natalité et de mortalité. Une naissance par habitant regarde le taux de natalité par un certain nombre d'individus. Par exemple, si la taille de la population est de 1000 et que 20 descendants sont nés dans cette population, alors le taux de natalité b = 20/1000 ou 0,020. (Si vous n'êtes pas sûr de ces calculs, vous pouvez regarder l'unité 2 et revoir les fréquences et les pourcentages).

    Ainsi, nous pouvons maintenant reformuler notre équation d'origine en utilisant les taux de natalité et de mortalité par habitant comme

    Nous pouvons également symboliser le taux de croissance démographique (r) comme le taux de natalité par habitant moins le taux de mortalité par habitant, ou r = b-d. Un r positif indique que la population augmente tandis qu'un r négatif indique que la population est en déclin.

    Enfin, nous pouvons souhaiter examiner un segment de temps particulier au cours duquel la population augmente ou diminue. Nous appelons ce segment de temps le taux instantané de croissance ou de déclin (rmax). L'utilisation du taux instantané de croissance ou de déclin nous permettra de créer une équation qui est essentiellement la même que la précédente, mais avec des intervalles de temps plus petits. Ainsi, nous arrivons à notre équation finale :

    Dans les conditions expérimentales de croissance décrites ci-dessus (population réduite et ressources illimitées), rmax est le taux intrinsèque d'augmentation de la population et dN/dt = rmaxN . C'est ce qu'on appelle l'équation de croissance démographique exponentielle et nous donne une courbe en forme de J. Vous pouvez voir un exemple de deux courbes différentes en forme de J à la page 1160 dans Campbell (figure 52.8).

    ll . Comparer des modèles simples aux populations naturelles

    La courbe de croissance exponentielle nous donne un bon point de départ et peut être utile pour décrire les populations qui ont emménagé dans des environnements nouveaux ou vides. Rappelons qu'une catastrophe naturelle telle qu'une inondation peut "vider" un habitat. Les populations augmenteront rapidement à mesure qu'elles tireront parti des ressources illimitées. C'est sous cette période de temps que nous verrons rmax (le taux intrinsèque d'augmentation) à son maximum. Cependant, le modèle de croissance exponentielle est irréaliste dans la plupart des conditions naturelles en raison de ses hypothèses de départ. La plupart des populations sont limitées par des ressources telles que la nourriture, les abris, l'eau, etc. La capacité de charge d'une population est définie comme le nombre maximal d'individus pouvant être supportés au fil du temps dans un habitat donné. Nous symbolisons la capacité de charge par K. La capacité de charge (K) pour chaque population est déterminée par sa ressource la plus limitée. Les limites d'une population naturelle varieront d'une espèce à l'autre et d'un environnement à l'autre. La disponibilité de la lumière peut être la ressource limitante pour une plante dans un climat froid, tandis que l'eau peut être la ressource limitante pour cette même espèce dans un climat plus chaud et plus sec. Ainsi, K est déterminé par l'environnement. Une augmentation du nombre d'individus ou une diminution du taux de natalité entraînera à la fois une diminution du taux de croissance intrinsèque et une diminution de la croissance des populations.

    3. 9 Croissance démographique expérimentale

    l. croissance démographique logistique - théorique

    Pour rendre un modèle plus utile, nous allons maintenant changer l'une de nos hypothèses de départ. Nous avons vu que les ressources illimitées sont de nature rare et que la croissance démographique est affectée par la quantité de ressources disponibles. Dans les équations de croissance logistique, nous devons tenir compte d'un changement de r, le taux de croissance intrinsèque lorsque nous obtenons des changements dans N, la taille des populations. Cela nous permettra d'intégrer l'idée qu'à mesure que la taille de la population augmente (et atteint sa capacité de charge (K)), les ressources seront limitées et le taux d'augmentation (à quelle vitesse la population peut croître) sera également limité. Ainsi, à mesure que la taille de notre population approche du K, nous obtiendrons une diminution du taux de croissance intrinsèque :

    Cela nous donnera maintenant un modèle plus réaliste de l'évolution de la taille de la population au fil du temps. Au lieu de nous donner une courbe en forme de J comme nous l'avons vu dans le modèle exponentiel, notre nouvelle équation de croissance logistique donne lieu à une courbe en forme de sigmoïde (voir page 1162, figure 54.11 dans Campbell ). Nous pouvons voir que le taux d'augmentation intrinsèque est le plus rapide lorsqu'il y a peu d'individus en compétition pour beaucoup de ressources (au début de la croissance de la population). Cela ressemble au début du modèle de croissance exponentielle où les ressources étaient illimitées.

    ll . croissance logistique et populations réelles

    Nous avons maintenant inclus des hypothèses plus réalistes dans les modèles de croissance démographique. Dans quelle mesure les modèles modifiés imitent-ils la croissance de la population parmi les espèces dans le monde réel ? Les données d'une variété d'espèces suggèrent que les plantes annuelles et les petits animaux, tels que les coléoptères, les crustacés et les micro-organismes s'adaptent assez bien à la courbe de croissance en forme de S. Des exceptions se produisent lorsque la population de départ est trop petite. Une petite population de départ peut ne pas avoir suffisamment de variation génétique pour maintenir la population viable, ou suffisamment d'individus pour répondre aux exigences de la reproduction sociale et de la cohabitation. La croissance le long de la courbe en S peut ne pas se produire en douceur s'il y a des délais dans l'apparition des ressources et le début du cycle de reproduction.

    je vais . r et K traits sélectionnés

    Les différentes "stratégies" d'histoire de vie utilisées par les espèces sont parfois appelées stratégies "sélectionnées" et "sélectionnées K". Le tableau 52.3 illustre comment les groupes de comportements se regroupent souvent, selon que l'espèce est opportuniste et vit dans un environnement peu fréquenté. Les espèces vivant dans un environnement simple et spacieux peuvent croître rapidement avec peu de concurrence. Ainsi, les traits qui favorisent une reproduction précoce avec beaucoup de jeunes sont plus susceptibles d'apparaître. Un exemple parfait serait une plante annuelle. En revanche, les espèces vivant dans des environnements complexes et surpeuplés font face à une concurrence sévère. Les jeunes doivent recevoir d'importants investissements parentaux pour réussir sur ce marché encombré. Ainsi, les caractères qui favorisent une reproduction retardée et un investissement important dans quelques descendants sont fortement favorisés.

    Lisez le concept 52.5 "Facteurs limitant la population" aux pp. 1148-1152

    3.10 Facteurs limitant la population

    l. facteurs dépendants de la densité

    Il est clair que l'environnement peut avoir un effet puissant sur la capacité d'une espèce à survivre et à se reproduire avec succès. Examinons ces facteurs plus en détail. Il existe deux catégories fondamentales de facteurs limitant la population. Les facteurs dépendants de la densité sont ceux qui s'intensifient à mesure que la taille de la population augmente. Cela est dû au fait que les individus sont en compétition pour des ressources limitées. Cette ressource limitante, qu'il s'agisse de nourriture, d'eau, d'abris, etc. définit "K" la capacité de charge. La densité peut également augmenter le taux de mortalité lorsque le surpeuplement entraîne une accumulation de substances toxiques et un stress physiologique. Un bon exemple serait ce qui se passe dans votre jardin lorsque vous avez planté vos plantes trop près. Au début, les petites plantes ont beaucoup de soleil, d'espace et de nutriments pour pousser. Au fur et à mesure que les nutriments sont épuisés et que les plantes commencent à s'entasser les unes les autres, leurs racines rivalisent pour l'eau et les feuilles peuvent rivaliser pour la lumière du soleil. Les taux de prédation peuvent également changer avec la densité. Lorsqu'une espèce de proie devient commune, les prédateurs changent souvent et se concentrent sur les espèces les plus communes. Ainsi, une sauterelle qui avait mangé autre chose passe maintenant à vos précieux mufliers. Quelle que soit la cause, les facteurs dépendants de la densité sont ceux qui ont un pourcentage accru de mortalité à mesure que la taille de la population augmente.

    ll . Facteurs indépendants de la densité

    Les facteurs indépendants de la densité sont différents. Ici, les catastrophes naturelles telles que les tempêtes et les sécheresses affectent également la population. Une mauvaise tempête peut tuer 80 % d'une espèce d'oiseau, qu'il y ait ou non 50 ou 1 000 individus. La plupart des organismes subissent les deux types de mortalité à long terme.

    Enfin, alors que les modèles exponentiels et logistiques prédisent un changement régulier du taux intrinsèque d'augmentation, les populations dans la nature fluctuent souvent. Certaines fluctuations démographiques sont si régulières qu'elles sont désormais perçues comme des cycles démographiques cycliques. Le cycle de vie de la cigale, qui complète un cycle de vie tous les 13 ou 17 ans, en est l'exemple le plus connu. Pour les espèces prédatrices qui dépendent fortement d'une proie, la taille de la population de proies a des effets dramatiques sur la taille de la population de prédateurs. Les données recueillies au cours des 100 dernières années indiquent que le lièvre d'Amérique et le lynx ont régulé les cycles de croissance et de ralentissement de la population qui ont lieu tous les 10 ans.

    Lisez le concept 52.6 "Croissance de la population humaine" aux pp. 1152-1156

    3.12 Croissance de la population humaine

    l. taux de croissance actuel comme exponentiel

    Il est important de considérer les modèles de croissance humaine lors de l'étude de la croissance et du déclin de la population d'autres espèces. Alors que la population humaine est restée relativement stable et petite pendant la majeure partie de l'histoire, une croissance explosive au cours des cent dernières années a eu un effet sur toutes les autres espèces de la planète. Les humains rivalisent avec la plupart des espèces pour presque toutes les ressources - nourriture, eau, terre, etc. Et cela signifie qu'il y a moins de ressources disponibles pour les autres organismes. Ainsi, leur capacité de charge est considérablement affectée notre présence. De plus, à mesure que la population humaine augmente, la quantité d'accumulation de substances toxiques, que ce soit par le ruissellement de pesticides, les déversements d'hydrocarbures par des cargos ou les pluies acides, empoisonne non seulement les humains, mais aussi d'autres animaux. Ironiquement, certaines espèces profitent de la croissance de la population humaine. Les édificariens, des espèces telles que les moineaux domestiques et les cafards utilisent des abris humains pour leurs maisons en sont un exemple. Certaines espèces telles que les bactéries et les amibes peuvent utiliser l'homme comme hôte intermédiaire dans leur cycle de vie et d'autres, comme les poux, prospèrent chez l'homme. Ainsi, quelle que soit l'espèce, l'homme a un impact sur sa capacité à survivre et à se reproduire.

    Ironiquement, le modèle de croissance exponentielle correspond idéalement à la croissance explosive des humains. Il s'agit d'un cas unique parmi les grands animaux et est probablement dû à notre capacité à simplement rivaliser avec les autres organismes. Comme l'indique la figure 52.20, la croissance démographique est restée faible (500 millions) jusqu'au milieu du XVIIe siècle et a commencé à doubler à un rythme phénoménal. La population mondiale est maintenant estimée à 6 milliards et passera à 8 milliards dans 17 ans.

    Les deux facteurs les plus importants qui ont conduit à cette croissance explosive sont une diminution du taux de mortalité, principalement chez les nourrissons et les enfants, et un taux de natalité relativement stable dans les pays en développement. La structure par âge joue également un rôle important dans la détermination des pays qui connaissent la croissance la plus rapide. Alors que les pays industrialisés comme la Suède ont une structure par âge stable et un taux de natalité stable et modeste, le Mexique a une population majoritairement jeune avec un taux de natalité très élevé. Ainsi , les populations humaines au Mexique augmentent à un rythme qui dépasse de loin la population en Suède .

    ll . limites aux taux de croissance humaine

    Une question essentielle demeure. Quelle est la capacité de charge de la race humaine ? Certaines populations estiment que la population humaine doublera pour atteindre 12 milliards d'ici 2050. D'autres suggèrent que la population humaine culminera à environ 10,6 milliards, puis commencera à décliner légèrement au fur et à mesure qu'elle se stabilise. Quel que soit le nombre, les humains atteindront une capacité de charge, et on ne sait toujours pas quel sera le facteur le plus limitant. De nombreuses personnes ont prédit que les ressources alimentaires limiteraient la croissance démographique. On voit déjà qu'une perturbation de la production alimentaire due aux inondations en Inde ou en Colombie ces dernières années a des conséquences dévastatrices. Au cours des 50 dernières années, nous avons vu le monde se transformer en une économie mondiale alors que les ressources alimentaires sont expédiées vers des zones en proie à des catastrophes. Mais alors que nous manquons de nourriture, continuerons-nous à partager nos ressources ? Il est également difficile de savoir si des changements dans l'habitat alimentaire, tels que la consommation de moins de viande pour produire plus de nourriture, ou la modification génétique des plantes pour augmenter la production alimentaire, peuvent augmenter les quantités globales de nourriture disponibles.

    Il se peut que la nourriture ne soit pas du tout la ressource limitante. Au lieu de cela, l'eau propre et potable peut être la plus en danger. Déjà, la plupart des cours d'eau aux États-Unis sont considérés comme impropres à la consommation en raison de la contamination par les déchets animaux, les eaux usées et les engrais. Il en va de même dans d'autres parties du monde. À mesure que l'eau potable devient indisponible, la mortalité due à la dysenterie et à d'autres maladies d'origine hydrique peut freiner la croissance humaine.

    Quelle que soit la cause ultime, les humains dans certaines parties du monde atteignent déjà leur capacité de charge et nous, en tant qu'espèce mondiale, atteindrons ce point au cours des deux prochaines générations. Non seulement cela affecte les humains, mais les autres espèces qui partagent cette planète. Les humains devront prendre des décisions conscientes sur l'état de la croissance démographique à travers le changement social et les décisions individuelles en matière de reproduction, ou en subir les conséquences inévitables.

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    Les figures 52,3, 52,5, 52,7, 52,9 52,10, 52,11, 52,12, 52,13 52,14, 52,15 et 52,18-52,27

    Réponses courtes et questions d'étude

    1. Énumérez et expliquez les divers types de modèles de dispersion trouvés dans les populations d'organismes. Expliquez quels facteurs pourraient causer ces types de modèles de distribution.
    2. Comparer les recensements et les estimations de densité en termes d'exactitude et de difficulté à réaliser.
    3. Expliquez comment fonctionne le système de marquage-recapture pour estimer la taille de la population. Montrez la formule utilisée pour calculer la taille potentielle de la population.
    4. Expliquez le concept de grain écologique. Donnez des exemples de quels types de facteurs environnementaux seraient des facteurs de grain fin ou de grain pour un gros animal comme un bison.
    5. Dessinez un graphique qui montre les trois types de courbes de survie. Étiquetez chaque axe et donnez un exemple d'animal qui montre chaque type de survie.
    6.Créez une table de mortalité simple dans laquelle aucun individu ne vit au-delà de l'âge de 4 ans et seulement la moitié de chaque cohorte survit jusqu'à l'année suivante.
    7. Décrivez comment la limitation des ressources, la capacité de survie et la fécondité interagissent pour influencer le nombre de jeunes qu'un animal aura en un an, par rapport à toute sa durée de vie.
    8. Contraste sémelparité et itéroparité. Dans quelles conditions vous attendriez-vous à ce que les organismes utilisent chaque modèle de reproduction ?
    9. Représentez graphiquement la relation entre la taille de la population et le nombre de générations pour une espèce comme une bactérie qui croît de façon exponentielle mais sans qu'aucune génération ne se chevauche. Dans votre graphique (graphique), assurez-vous d'étiqueter chaque axe et montrez clairement combien de cellules existent à la fin de chaque génération sur 4 générations de croissance.
    10. Expliquez la signification de toutes les composantes de l'équation de la croissance exponentielle de la population. Comme cas particulier, expliquez les circonstances dans lesquelles la croissance sera la plus rapide.
    11. Représentez graphiquement la relation entre la taille de la population et le nombre de générations pour une espèce dont les générations se chevauchent dans lesquelles r=1,0. Étiquetez chaque axe et dessinez la relation de sorte qu'il soit clair combien d'individus existent à la fin de chaque génération. Dans quelles circonstances vous attendriez-vous à trouver ce genre de croissance démographique?
    12. Représentez graphiquement la relation entre le temps de génération et rmax pour les bactéries, les protistes, les insectes et les vertébrés.
    13. Représentez graphiquement la relation entre la taille de la population et le nombre de générations pour une population qui montre une croissance logistique. Dans votre graphique, montrez où « r » sera maximal et où « r » sera minimal. Montrez également l'emplacement de la capacité de charge et montrez avec précision comment le taux de croissance change à mesure que la taille de la population se rapproche de la capacité de charge.
    14. Expliquez la signification de chaque terme de l'équation de la croissance logistique de la population. Montrez ce qui arrive à cette équation lorsque (a) la taille de la population approche de la capacité de charge et (b) la taille de la population est proche de zéro.
    15. Expliquez deux façons dont les populations réelles s'écartent des courbes de croissance logistique.
    16. Donnez quatre caractéristiques des populations r-sélectionnées et quatre caractéristiques des populations K-sélectionnées. Dans quelles conditions chaque type de population devrait-il s'en sortir le mieux.
    17. Décrivez les deux catégories de facteurs limitant la population. Donnez au moins deux exemples de chaque type.
    18. Donnez deux explications possibles pour la croissance cyclique de la population, comme celle documentée dans les cycles de 10 ans du lièvre d'Amérique et du lynx du Canada.
    19. Décrivez les caractéristiques des populations humaines à croissance rapide et à croissance lente.


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