Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)

Évolution et Diversité du Vivant

(101-NYA-05)

Source

Bernadette Féry Automne 2007

Chapitres 50 et 52

Campbell, 3

édition

INTRODUCTION À L’ÉCOLOGIE, DISTRIBUTION ET ADAPTATIONS DES ORGANISMES SUR LA

PLANÈTE ET ÉCOLOGIE DES POPULATIONS

Cours 12

Partie 1 :

Introduction à l’écologie

(Chapitre 50)

1. Introduction à l’écologie

Science qui étudie les organismes (leur

distribution et leur abondance), les relations qu’ils ont avec leur milieu ainsi que les

conséquences de toutes ces interactions.

a) Définition de l’écologie

b) Le milieu, au sens écologique du terme

Le milieu est l’environnement biotique et abiotique des êtres vivants.

Milieu biotique (relatif aux vivants)

Relations entre les

individus de la même

espèce et entre individus d’espèces différentes.

Milieu abiotique (relatif au milieu physico-chimique) Température, eau, lumière, vent et sol.

c) Que signifie le terme interactions en écologie ?

Influences réciproques entre les organismes entre eux et entre les organismes et leur

milieu. (4) types d’interactions.

Interaction directe

Les gros arbres diminuent la quantité de lumière au sol disponible pour les autres plantes.

Interaction indirecte

Les excréments des animaux

s'incorporent graduellement au sol avec l'aide des bactéries et contribuent ainsi à l'enrichissement du sol afin que les

plantes en profitent.

Interaction

immédiate

Interaction différée

Les faucons influencent le patrimoine

génétique des mulots et en conséquence leur évolution car, ils restreignent le

succès reproductif de certains individus.

d) Qu’est-ce qu’un facteur écologique ?

C’est un facteur susceptible d'agir sur les organismes vivants en les éliminant, en modifiant leur densité, en les empêchant de se reproduire, etc.

Les facteurs écologiques sont les facteurs biotiques et les facteurs abiotiques.

Facteurs relatifs aux vivants.

Relations entre les individus de la même espèce

(intraspécifiques) et entre individus

d’espèces différentes (interspécifiques).

Facteurs relatifs au milieu

physico- chimique.

Température, eau, lumière, vent et sol.

e) L’écologie requiert beaucoup de connaissances En génétique, en évolution, en

physiologie, en éthologie, en chimie, en géologie, en physique, en

mathématiques…

f) L’écologie apporte les connaissances nécessaires pour cerner les problèmes environnementaux,

les comprendre et les résoudre

Érosion des terres par déforestation.

Appauvrissement des sols par l’agriculture et l’élevage.

Pollutions de l’eau et de l’air.

Bioaccumulation des pesticides.

Destruction de la couche d’ozone.

Déséquilibres par introduction d’espèces exotiques.

Etc.

g) L’écologie est une science expérimentale difficile

• Les écologistes étudient des êtres vivants sur de vastes territoires complexes où il est difficile d'isoler une variable à l'étude.

• En plus il faut souvent beaucoup de temps pour vérifier l'effet de cette variable.

h) L’écologie a progressé grâce à de nouvelles façons de faire

• Les modèles mathématiques assistés par ordinateur aident à résoudre,

hypothétiquement, des questions d'ordre écologique.

• De même, les expériences en laboratoire et sur le terrain

permettent d'extrapoler les résultats à de

vastes ensembles.

Évolution et Diversité du Vivant

(101-NYA-05)

Source

Bernadette Féry Automne 2007

Chapitres 50 et 52

Campbell, 3

édition

INTRODUCTION À L’ÉCOLOGIE, DISTRIBUTION ET ADAPTATIONS DES ORGANISMES SUR LA

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Cours 12

Partie 2 :

Distribution et adaptations des organismes sur la planète

(Chapitre 50)

2. Les facteurs abiotiques conditionnent la distribution des organismes sur la planète a) Un organisme ne survit que s'il tolère les

facteurs abiotiques de son habitat

Température* — Eau* — Lumière — Vent — Sol

b) Les facteurs abiotiques varient d’une région à l'autre (dans l’espace) et d'une saison à

l'autre (dans le temps)

Été versus hiver Saison des

pluies

versus saison sèche

Équateur chaud et humide

versus

Pôles froids et secs

* Facteurs qui influencent le plus, la distribution des organismes

c) Plus les facteurs abiotiques sont

favorables, plus les organismes sont nombreux et variés. Et vice versa.

En allant de l'équateur vers les pôles, la biodiversité diminue car les conditions

abiotiques deviennent difficiles à supporter.

Source

Extrême nord de l'Arctique et extrême sud de

l'Antarctique

 faible

biodiversité.

Forêts

tropicales

(abondance de lumière, de

chaleur et

d'eau)  grande biodiversité.

Régions

désertiques (comme le centre du Sahara)  faible

biodiversité.

d) Les organismes ont développé (3) types d'adaptations pour parer aux conditions abiotiques défavorables

Adaptation

morphologique Structure physique particulière telle la présence de plumes.

Adaptation physiologique Processus

interne comme le resserrement des vaisseaux

sanguins quand il fait froid.

Adaptation

comportementale

Action par l'organisme comme se mettre à l'abri de la pluie.

3. Chaque facteur abiotique entraîne des

adaptations chez les organismes qui veulent y faire face

A- La

température

Importance de la température pour le vivant

L'intervalle de température viable pour une cellule se situe entre 0˚C à 45˚C.

En deçà de 0˚C, les cellules gèlent et se rompent et au- delà de 45˚C, les protéines se dénaturent.

À l'intérieur de cet intervalle, les réactions chimiques cellulaires sont possibles ; elles s'accélèrent,

cependant, avec l'augmentation de température et elles ralentissent s'il fait plus froid.

Il existe un intervalle thermique idéal pour chaque espèce.

Deux façons de réagir face à la température

1.Incapables de réguler leur température.

2.Se réchauffent s'il fait plus chaud et se refroidissent s'il fait plus froid.

3.Sont dits à sang froid.

ECTOTHERMES (hétérothermes, poïkilothermes) Invertébrés, poissons, amphibiens et reptiles

1.Régulent leur température.

2.Maintiennent leur température corporelle à un niveau constant tel que 37˚C pour les

mammifères.

3.Sont dits à sang chaud.

ENDOTHERMES (homéothermes)

Mammifères et oiseaux

Adaptations des ectothermes

Peau épaisse, présence de graisse… (M)

Lézard qui se chauffe au soleil le jour et se cache dans son terrier la nuit. (C)

Insecte qui se tient sur une patte puis sur une autre sous le chaud soleil du désert. (C)

Les iguanes marins des îles Galápagos diminuent leur débit sanguin cutané et leurs pulsations cardiaques lorsqu'ils plongent en mer (pour perdre moins de

chaleur). Ils font l'inverse lorsqu'ils se chauffent au soleil. (P)

La grenouille des bois ne subit pas l’effet du gel à cause d’un antigel naturel. (P)

Adaptations des endothermesPlumes et poils (M)

Changer d'endroit, migrer, se serrer les uns contre les autres.

(C)

Pour se refroidir

Halètement, dilatation des vaisseaux

sanguins cutanés et transpiration. (P)

Pour se réchauffer Frissonnement et

resserrement des vaisseaux sanguins cutanés (P)

Exemples d’adaptations pour

contrer les effets négatifs d’une température inadéquate

Morphologique s = M

Comportement ale = C

Physiologique

= P

L’eau est un important facteur de distribution des organismes parce que sa concentration est rarement la même que celle de organismes et qu’elle n’est pas toujours très disponible.

B-

L’ea u

La concentration d’une solution est la quantité de soluté (substance dissoute) par unité de

solvant (substance qui dissout les solutés : dans les organismes c'est l'eau).

Plus la concentration du soluté augmente dans une solution, plus celle du solvant

diminue. Et vice versa. Plus la concentration du soluté diminue, plus celle du solvant

augmente.

Concentration (définition)

Concentration moyenne des liquides biologiques des animaux en milliosmoles de chlore par litre de solution

Animaux marins Animaux dulcicoles (eau douce)

Animaux terrestres

EAU DOUCE (35)

EAU DE MER (550)

Reptiles Oiseaux

Mammifères Invertéb

rés marins

Poissons cartilagineux (requins et raies)

Poissons osseux marins

Invertébrés dulcicoles

Poissons osseux dulcicoles

Amphibiens 100

200 300 400

500 Concentr 600

ation en milliosmo les de chlore par litre de

solution

Inspiré de Mader, p. 489, éd. 1988

La concentration moyenne des liquides biologiques des organismes est de 180 milliosmoles de chlore par litre de solution.

Ces mouvements du soluté et du solvant qui tendent à rétablir l'équilibre entre les deux concentrations feraient mourir

l'organisme s'ils se produisaient. Ainsi, nos globules rouges gonfleraient et

éclateraient. Des adaptations sont

nécessaires pour parer cette situation.

Qu’arrive-t-il lorsque l’organisme est plus concentré que son milieu ?

35 milliosmoles Cl^-/l

180

Perd ses solutés, surtout du NaClSe gonfle

d'eau

Ces mouvements du

soluté et du solvant qui tendent à rétablir

l'équilibre entre les deux concentrations feraient mourir

l'organisme s'ils se

produisaient. Ainsi, nos globules rouges se

ratatineraient. Des adaptations sont

nécessaires pour parer cette situation.

Qu’arrive-t-il lorsque l’organisme est moins

concentré que son milieu

550 ?

milliosmoles Cl^-/l

180

Gagne des solutés, surtout du NaClPerd

son eau

Une lamproie (agnathe)

Source des concentrat ions

Exemples d’adaptations pour contrer les effets négatifs d’une concentration de

l’eau inadéquate

Cas des invertébrés marins et des agnathes

Eau de mer

460 Na⁺, 540 Cl^-, 10 K⁺

Total = 1000 mosm / l

Lamproie

554 Na⁺, 532 Cl^-, 6.8 K⁺, 3 urée

Total = 1002 mosm / l

De même

concentration que l'eau de mer =

isotonique Pas de

déséquilibre hydrique

Source des concentrations (composition globale et volume)

Cas du poisson osseux marin

Eau de mer

460 Na⁺, 540 Cl^-, 10 K⁺

Total = 1000 mosm / l

Poisson marin

180 Na⁺, 160 Cl^-, 4 K⁺

Total = 337 mosm / l

Moins

concentré que l’eau de mer =

hypotonique

Capte du sel Perd son eau

Déséquilib res

Boit beauco up

Rejette le sel dans

l’environnem ent par les branchies

Peu d’urine très

concentr ée

Adaptations

Source des concentr ations

Cas du poisson osseux dulcicole (eau douce)

Eau douce

(moyenne des rivières d’Amérique du Nord)

0.39 Na⁺, 0.23 Cl^-, 0.004 K⁺

Total = < 5 mosm / l

Poisson d’eau douce

142 Na⁺, 107 Cl^-, 2 K⁺

Total = 293 mosm / l

Plus

concentré que l’eau douce = hypertoniqu e

Perd son sel Capte de l’eau

Déséquili bres

Ne boit pas

Capte le sel de son environ-

nement par les branchies

Abondant e urine très

diluée

Adaptations

Cas des poissons cartilagineux (requins et raies)

L’accumulation d’urée dans leurs tissus (sans être

intoxiqués) les rend plus concentrés que l'eau de mer, donc hypertoniques. Par contre leur concentration en NaCl est moins élevée que celle de l’eau de mer.

Source des concentrations (composition globale et volume)

Eau de mer

460 Na⁺, 540 Cl^-, 10 K⁺

Total = 1000 mosm / l

Requin

263 Na⁺, 249 Cl^-, 4.3 K⁺, 357 urée

Total = 1007 mosm / l

Déséquili

bres Capte de l’eau

Capte du sel

Adaptations

Ne boit pas

Beaucoup beaucoup d’urine très diluée.

Rejet de sel par la glande rectale.

Boit

Peu d’urine très concentrée

Mammifères marins Moins concentrés que l’eau de mer

= hypotoniques Déséquilibres

Se déshydratent et gagnent du sel

Adaptations

1. Boivent de l'eau de

2. Concentrent fortement mer.

leur urine.

Cas des

mammifères marins

Cas des oiseaux marins

Cas des oiseaux marins

Oiseaux marins

Moins concentrés que l’eau de mer

= hypotoniques Déséquilibres

Se déshydratent et gagnent du sel

Adaptations

1. Boivent de l'eau de 2. Excrètent l’excès de mer.

sel par leurs glandes nasales.

Campbell : 1024 (2^eéd.) — Figure 44.12

• L’eau n’est pas toujours disponible alors que les vivants ont en grand besoin.

• Face à la rareté de l’eau il faut donc des adaptations qui permettent de maximiser son utilisation et de

minimiser ses pertes.

Disponibilité de l’eau et besoin en eau des organismes

Humain Rat

Vaporisation 36% Urine 60%60%

Fèces 4%

Boissons 60%60%

Aliments 30%

Eau métabolique 10%10%

Vaporisation 73% Urine 23%23%

Fèces 4%

Boissons 0%0%

Aliments 10%

Eau métabolique 90%90%

Perte d’eau par jour Apport d’eau par jour

•Son recouvrement épidermique (poils) prévient la

déshydratation.

•Ses anses de Henlé (anses des néphrons du rein) sont très longues de sorte que le rat déshydrate

fortement son urine.

Cas du rat-kangourou (vit dans le désert)

Anse de

Henlé

Un néphron Sang

La lumière est un important facteur de distribution des organismes aquatiques qui font de la photosynthèse car elle est rapidement absorbée dans l’eau. De plus, elle déclenche les migrations animales et influence les rythmes de reproduction (animaux et végétaux).

Chaque mètre d'eau absorbe 45% de la lumière rouge et 2% de la lumière bleue. À une certaine profondeur, il n’y a plus de lumière.

C- La

lumière

Allez voir que lques algues r ouges

Adaptations des algues rouges pour contrer les effets négatifs d’un manque de lumière Les algues rouges ont des pigments qui leur permettent de capter la lumière bleue, la

longueur d'onde la plus pénétrante dans l'eau.

On les trouve jusqu’à 265 mètres de profondeur.

Spectre des ondes lumineuses visibles

Le vent est un facteur mineur de

distribution des organismes sauf s'il est intense et régulier.

D-Le vent

Le vent refroidit les organismes. Le vent accentue les effets de la température froide car il accroît la perte de

chaleur par vaporisation.

Le vent assèche les organismes. Le vent accentue les effets d'un manque d'eau car il accroît les pertes d'eau en augmentant la transpiration.

Effets négatifs du vent sur les organismes

Adaptations des arbres pour contrer le vent

Les bourgeons situés au vent se développent moins bien et les

branches cassent. Les bourgeons situés sous le vent sont mieux

protégés et se développent mieux.

La dissymétrie observée n'est donc pas un mouvement dû au vent

comme celui d'un drapeau mais une dissymétrie du développement.

Source

Le sol est un facteur abiotique qui influence la

distribution des végétaux et par conséquent, celle des animaux via la chaîne alimentaire.

E- Le sol

SOL LOURD ET ARGIL EUX

• Le sol fournit l'eau et les sels

minéraux (phosphates, nitrates…) nécessaires à la photosynthèse des végétaux.

• La structure physique du sol (argile, sable ...) et son pH déterminent le type de végétal qui s’installe.

• La nature du sol conditionne les

types d'organismes qui peuvent s'y fixer ou s'y enfouir.

Importance du sol

SOL CALCAIRE

Adaptations

Un sol sableux sera habité d’animaux

fouisseurs comme les pétoncles.

Un sol rocheux sera recouvert d’algues capables de se

cramponner.

Évolution et Diversité du Vivant

(101-NYA-05)

Bernadette Féry Automne 2007

Chapitres 50 et 52

Campbell, 3

édition

Cours 12

Partie 3 :

Écologie des populations (Chapitre 52)

En Tanzanie

INTRODUCTION À L’ÉCOLOGIE, DISTRIBUTION ET

ADAPTATIONS DES ORGANISMES SUR LA

PLANÈTE ET ÉCOLOGIE DES POPULATIONS

4. Le regroupement des organismes de la même espèce forme une population.

Population d’épilobes Source

Une population est un groupe d’individus de la même espèce qui occupent simultanément le même territoire, qui consomment les mêmes

ressources et qui sont influencés par les mêmes facteurs écologiques.

Population de cygnes

5. Le plus grand objectif de l’écologie des populations

Quels sont les endroits où se rencontrent les organismes ? Quels sont les facteurs qui

déterminent le nombre de ces individus dans ces endroits ?

Étudier la distribution et l'abondance des organismes.

6. Les caractéristiques d’une population : densité/

distribution a) Une densité

(1^ière caractéristique des populations)

La densité d'une population varie dans le temps parce que sa taille numérique se modifie selon les ajouts (natalité et

immigration) et les retraits (mortalité et émigration).

La densité est le nombre d'individus par unité de surface (15 chevreuils /km ² sur l’île

d’Anticosti) ou de volume (5 daphnies /10 mL d’eau).

Cette taille peut se maintenir

(naissances = mortalité), augmenter (plus de naissances) ou diminuer (plus de mortalité).

Mesures de la densité

Par comptage direct des animaux (1)

Recensement

aérien de Buffles africains

Campbell : 1258 (2^eéd.) — Figure 52.1

Par comptage direct des traces d’animaux (nids, fientes, pistes, etc) (2)

Nids d’Hirondelles des sables

1. Mise en place de pièges.

2. Capture des animaux,

marquage et libération des animaux.

3. Attente de quelques jours ou semaines pour que les animaux se mélangent avec les autres.

4. Remise en place de pièges.

5. Recapture.

Baguage

Campbell : 1085 (1^eéd.) — Encadré

Par capture - recapture (3)

Populati on

totale N

Nombre d’animaux capturés

et marqués la première fois

Nombre total d’animaux capturés la seconde fois Nombre d’animaux marqués (recapturés)

=

*

Nombre d’animaux capturés

et marqués la première fois

Nombre total

d’animaux capturés la seconde fois

Nombre d’animaux marqués (recapturés)

=

Population totale N

On

suppose les

proportio ns

suivantes

Donc:

b) Une distribution

(2^e caractéristique des populations)

La distribution est le mode de répartition des individus à l'intérieur des limites

géographiques de la population.

Modes de distribution Définition

Petits paquets d’individus

concentrés à certains endroits

En agrégats Uniforme

Aléatoire

Répartition égale sur le territoire

Répartition au hasard sur le territoire

DISTRIBUTION EN AGRÉGATS

Campbell : 1236 (3^eéd.) — figure 52.03 ax

À cause des ressources

concentrées dans des parcelles (végétaux)

À cause du

comportement sexuel et social (animaux)

Des manchots se disputent chacun un petit

emplacement.

À cause de la concurrence pour l’eau et les sels

minéraux (végétaux).

À cause de la concurrence pour une ressource

(animaux).

DISTRIBUTION UNIFORME

Campbell : 1236 (3^eéd.) — figure 52.3

DISTRIBUTION ALÉATOIRE

Les arbres de la même espèce sont souvent distribués de

façon aléatoire dans les forêts tropicales humides.

Les graines de pissenlit se posent au hasard avant de germer.

À cause de l’absence d'attirance ou de répulsion entre les organismes. Mode de distribution plutôt rare.

7. Les facteurs démographiques

Les facteurs démographiques sont les

facteurs qui influencent la taille future d’une population.

Pyramide des âges de la population du Québec, 1 juillet 2006

a) La structure d'âge de la population (1

facteur démographique)

• Est constituée des différentes classes d’âges.

• Révèle l'histoire récente des

naissances et des décès.

• N’est pas statique.

• Permet de

prévoir la taille future d’une

population.

Taille future prévisible de trois populations

Accroissement rapide Afghanistan

Accroissement lent États-Unis

Décroissance Italie

Pourcentage de la population totalePourcentage de la population totalePourcentage de la population totale

HommesFemmes

8 6 4 2 0 2 4 6 8

8 6 4 2 0 2 4 6 8

8 6 4 2 0 2 4 6 8

85⁺ 80-84 75-79 65-69 60-64 55-59 50-54 45-49 40-44 35-39 30-34 25-29 20-24 15-19 10-14 5-9 0-4

85⁺ 80-84 75-79 65-69 60-64 55-59 50-54 45-49 40-44 35-39 30-34 25-29 20-24 15-19 10-14 5-9 0-4

Campbell : 1252 (3^eéd.) — figure 52.25

Correspond à la proportion mâles / femelles dans la population.

La proportion la plus avantageuse pour

l’accroissement de la population varie selon le mode d’accouplement.

Espèce où un mâle

s'accouple avec une seule

femelle.

Situation la plus

avantageuse : autant de mâles que de femelles.

Cas des Bernaches du Canada.

Cas d’une espèce monogame

Source

Cas d’une espèce polygame

Espèce où un mâle s'accouple avec

plusieurs femelles.

Situation la plus

avantageus e : plus de femelles que de mâles.

Cas de l'Orignal.

b) La répartition par sexe des individus dans la population (2^e facteur démographique)

Source

Correspond à l’ensemble des caractéristiques qui influent sur la reproduction et la survie de l'organisme (jalonné par la naissance, la

reproduction et la mort).

Détermine le potentiel biotique ou potentiel de reproduction (capacité à survivre et à se

reproduire).

Le potentiel biotique sera d’autant plus grand que :

Le temps de génération est court (temps entre la naissance et la première reproduction).

La taille des portées est grande (beaucoup de rejetons dans la portée).

Les épisodes de reproduction sont nombreux.

c) Le cycle biologique ou cycle de vie de l’espèce (3^e facteur démographique)

Correspond à la capacité à survivre, et donc à la tendance à mourir, d'une certaine cohorte

(groupe d'individus du même âge) en fonction de l'âge.

Est exprimé de deux façons par les démographes :

d) Le taux de survie de l’espèce (4^e facteur démographique)

Courbes de survie

Campbell : 1237 (3^eéd.) — figure 52.5

Courbe de type II Mortalité constante.

Oiseaux, Hydres, écureuils

Courbe de type I

Meurent plus en fin de vie.

Humains, gros mammifères

Courbe de type III Meurent plus en début de vie.

Huîtres, poissons

Table de survie

Campbell : 1237 (3^eéd.) —Tableau 52.1

Table de survie d’une cohorte de spermophiles (écureuils), en Californie

Nombre d’individus vivants au début de l’intervalle

Nombre d’individus vivants au début de l’intervalle Proportion

de

survivants au début de

l’intervalle

Proportion de

survivants au début de

l’intervalle

Nombre de morts pendant l’intervalle

Taux de

mortalité Espérance de vie supplé- mentaire (années) Nombre de

morts pendant l’intervalle

Taux de

mortalité Espérance de vie supplé- mentaire moyenne (années) Âge

(années)

Femelles Mâles

8. Le modèles d’accroissement démographique exponentiel

1.Décrit l'accroissement d'une population vivant

dans un milieu idéal (milieu possédant toutes les

ressources nécessaires : nourriture, gîte et couvert, en quantité).

3.Prédit que si rien ne freine la croissance d'une

population (le milieu est idéal), celle-ci s'accroît de plus en plus vite : plus les individus sont nombreux, plus ils produisent de

rejetons et plus il y a de rejetons, plus ils se

reproduisent faisant

augmenter la population encore plus.

4.Produit une courbe en J (courbe exponentielle) : courbe qui débute un peu lentement car la

population est peu

nombreuse au début mais qui devient rapidement abrupte.

5.Modèle qui reflète le potentiel biotique de la population ; les membres se reproduisent « à pleine capacité » .

Taille de la population (N)

L’accroissement est plus lent au départ car la population est petite.

L’accroisseme nt est de plus en plus

rapide car il dépend

autant de r r que de N.

Temps (t)

Équation exprimant le modèle exponentiel

=

Taux maximal d’accroisseme nt pour

l’espèce = taux

intrinsèque d’accroisseme nt = potentiel biotiquer maximumr maximum

Variation de la taille de la populatio n pendant une période très courte

d N d t

Nombre d’individ us dans la populatio n au

début de la période

N

• Soit une population hypothétique vivant dans un milieu idéal.

• La taille de la population augmente chaque fois qu’un organisme naît et diminue chaque fois

qu’un organisme meurt.

d N = r r maximum maximum N d t

Démonstration de l’équation

r maximum = taux d'accroissement

démographique de la population

N = nombre d’individus dans la population

Variation de la taille de la population (pendant la période

étudiée)

Nombre absolu de naissances pendant la

période

Nombre absolu de morts

pendant la période

= -

∆ N = B (birth) - M (mortality)

∆ t

= (b - m ) N

= rr maximum N

dN = b (taux de natalité) * N - m (taux de mortalité) * N

dt Noté

pour un très court instant

Peut avoir une valeur positive (plus de

naissances), nulle

(naissances = morts) ou négative (plus de morts)

• Soit une population

hypothétique composée de 1000 individus

vivant dans un milieu idéal.

• Il y a 34 naissances et 16 morts par année.

• Quel est son taux d’accroissement intrinsèque ?

r maximum = (b - m)

= 34/ 1000 - 16/ 1000

= 18 / 1000 = 0,018

Problème no 1 Problème no 2

• Soit une population

hypothétique composée de 1500 individus.

• Son taux de natalité est de 0,37 et son taux de mortalité est de 0,25.

• Combien y aura-t-il de naissances et de morts durant l’année ?

B (naissances) = b N

= 0,37 * 1500

= 555 naissances

M (morts) = m N = 0,25 *

1500

= 375 morts

Comparaison de l'accroissement exponentielle de deux

populations dont les valeurs de r diffèrent

r = 1,0

r = 0,5

Campbell : 1241

(3^eéd.) — figure 52.9

La population d’éléphants dans le Kruger National Park, en Afrique du Sud a crû de façon

exponentielle pendant environ 60 ans après les mesures pour les

protéger de la chasse.

Actuellement des

mesures sont prises pour limiter leur population car ils n’ont plus rien à

manger à cause de leur trop grand nombre.

Campbell : 1241 (3^eéd. Française) — figure 52.10

1. Aucune population ne

peut croître indéfiniment parce que

l'environnement

(abiotique et biotique) limite son potentiel

biotique en provoquant une diminution des taux de natalité et une

augmentation des taux de mortalité.

2. Les conditions

environnementales qui limitent le potentiel

biotique d'une population sont regroupées sous le terme de résistance du milieu (nourriture,

température, refuges, relations avec les autres espèces, relations à

l'intérieur de l'espèce, maladies, parasites …) 3. Le nombre maximal

d'individus d'une

population stable qui

peut vivre dans un milieu au cours d'une période relativement longue est la capacité limite du

milieu.

La croissance

exponentielle ne se

produit pas habituellement dans la nature ni au

laboratoire

La croissance exponentielle peut se produire durant

certaines périodes et dans certaines conditions

1. Des espèces exotiques s'introduisent dans un nouveau milieu où les prédateurs et les

compétiteurs sont absents. L'étourneau

sansonnet et le moineau domestique ont subi, une fois introduits en

Amérique du Nord, des explosions de

populations.

2. Une espèce pionnière — comme le pissenlit

(espèce ayant de grandes capacités de reproduction et de dispersion)

s'introduit dans un champ abandonné.

3. Des bactéries

envahissent le tube

digestif d'un nouveau-né.

4. Des décomposeurs

envahissent un cadavre animal ou végétal.

9. Le modèles d’accroissement démographique logistique

1. Décrit l'accroissement d'une population vivant dans un milieu réel (milieu possédant une quantité limitée de

ressources et qui peut ne supporter qu’un certain

nombre d’individus (capacité limite du milieu ou K).

2. Prédit qu'une population (dans son milieu réel)

s'accroît de moins en moins vite au fur et à mesure

qu'elle s'approche de la

capacité limite (k) pour finir par se stabiliser autour de celle-ci.

3. Produit une courbe en S (courbe sigmoïde) : courbe qui débute un peu

lentement car la population est peu nombreuse au

début, qui s'accélère ensuite (petite période

exponentielle) mais qui ralentit ensuite puis se stabilise à cause de la résistance du milieu qui devient de plus en plus grande au fur et à mesure que la taille augmente.

4. Modèle qui reflète la

capacité du milieu à freiner la croissance d’une

population.

Taille de la population (N)

L’accroissement est plus lent au départ car la population est petite.

Temps (t)

La

croissan ce

ralentit. Une petite période de croissance

exponentielle.

La croissance cesse.

CAPACITÉ LIMITE (k) Équation exprimant le modèle logistique

=r maxr max

Taux maximal d’accroisse ment pour l’espèce (taux

intrinsèque d’accroisse ment

maximum)

d N d t

Variatio n de la taille de la populat ion pendan t une courte période

N

Nombr e d’indivi dus dans la populat ion au début de la période

K - N K

•Facteur de réduction de r maximum

•Pourcentage de la population maximale qui peut encore s’ajouter.

Taille des populatio5

ns (N)

Facteur de diminution de r maximum

K - N K

Variation de la taille de la

population

∆N = r max [ K - N ] N

K

20 250 500 750 1000

1 000 - 20 / 1 000 = 0,98 1 000 - 250 / 1 000 = 0,75 1 000 - 500 / 1 000 = 0,50 1 000 - 750 / 1 000 = 0,25

1 000 - 1 000 / 1 000 = 0,00

(0,05 * 0,98) 20

= + 1

(0,05 * 0,75) 250 = + 9 (0,05 *0,50) 500 = + 13 (0,05 * 0,25) 750 = + 9 (0,05 * 0,00) 1000 = 0

Accroissement démographique logistique de 5 populations hypothétiques dont r = 0,05 par individu et par année et où K = 1000 individus.

Campbell : 1244 (3^eéd.) — Tableau 52.13

Campbel l : 1244 (3^eéd.)

— Figure 52.13

L’accroissement d’une population de

paramécies dans de petites cultures aux conditions constantes est quasi conforme au modèle logistique .

Le modèle logistique s’applique assez bien aux populations naturelles mais avec certaines limites

Tout ajout d'individu n'a pas le même effet négatif sur le taux

d'accroissement d'une population.

La survie et la reproduction des petites populations est plus

difficile.

1.Effet Allee Exemples

• Les oiseaux de mer ont besoin d'une

stimulation sociale pour se reproduire.

• Lorsque les rhinocéros sont rares, ils ont de la difficulté à se trouver pour se reproduire.

Dans de nombreuses

populations, la taille peut dépasser la capacité

limite durant un certain temps puis diminuer

ensuite (oscillation autour de la courbe).

2.Oscillations autour de la courbe

Exemple

Les daphnies en culture ont dépassé la capacité limite du milieu.

Le modèle prévoit que les populations

atteignent la capacité limite du milieu, mais bien souvent elles

demeurent en deçà du seuil à cause des

facteurs abiotiques du milieu.

3.Effet du milieu Exemple

Les insectes et les Bruants chanteurs de la Colombie- britannique sont tués par le froid avant de subir une véritable explosion

démographique.

10. La sélection naturelle favorise les meilleurs

cycles biologiques, ceux qui assurent la survie maximale de l’organisme ainsi que la

reproduction maximale de l’espèce ^{(via un}

potentiel biotique maximal)

Le saumon du Pacifique

(Oncorhynchus kisutch) est

sémelpare. Il revient en eau douce pour se reproduire

puis meurt après la fraie.

La sémelparité

[sémel (une fois)

parité (engendrer)]

est le cycle où

l’individu produit un très grand nombre de rejetons en une seule fois puis

meurt.

Image Campbell : 1239 (3^eéd.) — Figure 52.6

L’Agave (Agave shawii)

profite d’une rare année où il pleut pour se

reproduire puis elle meurt.

Cycle sémelpare

Le lézard vert

(Lacerta bilineata)

est itéropare. Il pond quelques gros œufs chaque année, dès lâge de deux ans.

L’itéparité [Itéro (répéter) parité

(engendrer)] est le cycle où l’individu se reproduit

de nombreuses fois. Le lézard vert grimpe volontiers aux arbres (France)

La sélection naturelle favorise les cycles sémelpares dans les milieux où les conditions sont variables ou imprévisibles. La production d’un grand nombre de

rejetons augmente la probabilité de survie d’au moins quelques-uns d’entre eux. La sélection a donc favorisé la reproduction de l’espèce au détriment de l’individu.

La sélection naturelle favorise les cycles itéropares dans les milieux où les conditions sont stables. La production d’un petit nombre de rejetons relativement gros et bien nourris augmente leur chance de survie mais aussi

augmente la chance de survie des parents car cela leur demande moins d’énergie. La sélection favorise donc la reproduction de l’espèce mais aussi celle de l’individu.

Cycle itéropare

Il y a un compromis à faire entre la reproduction et la survie. Aucun organisme ne peut produire

autant de rejetons qu’une espèce sémelpare et les nourrir aussi bien qu’une espèce itéropare. Les

organismes ont une allocation énergétique limitée.

(On ne peut pas tout faire.)

Campbell : 1239 (3^eéd.) — Figure 52.7

Taux de survie des faucons crécerelles en fonction de la taille de leurs couvées

MâlesFemelles

Nombre de rejetons moins élevé

Couvé es norma les

Nombre de rejetons plus élevé

En preuve, quand des individus

investissent plus dans leur reproduction, leur chance de survie est

moins grande !

La reproduction augmente mais la survie baisse.

100 80 60 40 20 0

Les cycles biologiques sont des compromis