Résistance environnementale: facteurs et exemples

La résistance environnementale est le facteur qui limite la croissance d’une population naturelle. Celles-ci peuvent être dépendantes de la densité de la population, telles que la concurrence, la déprédation, le parasitisme ou la qualité de l'environnement. Ils peuvent également être indépendants de la densité tels que les catastrophes ou la saisonnalité climatique.

En l'absence de facteurs de régulation environnementale, toute population naturelle augmenterait de manière exponentielle en fonction de son potentiel biotique. Cependant, les effets de la résistance environnementale limitent la croissance de la population en atteignant un équilibre.

Les différentes interactions entre les facteurs qui exercent une résistance environnementale à la croissance de la population génèrent une dynamique de population extrêmement variable.

Généralement, les populations atteignent un équilibre dynamique représenté graphiquement dans des courbes oscillant autour d'une valeur d'équilibre.

Quelle est la résistance environnementale?

Le modèle de dynamique de population le plus simple suppose que, dans des conditions environnementales optimales, le nombre d'individus augmente en fonction du potentiel biotique de la population.

Autrement dit, le taux de croissance par habitant (r) est toujours le même, quelle que soit la taille de la population. Dans ces conditions, la croissance de la population serait exponentielle.

Dans la nature, les populations peuvent croître de manière exponentielle dans une phase initiale, mais elles ne peuvent pas maintenir cette dynamique à l'infini. Certains facteurs limitent ou régulent la croissance de cette population. La somme de ces facteurs est appelée résistance à l'environnement.

Les facteurs qui exercent une résistance environnementale agissent en diminuant le taux de croissance par habitant à mesure que la population approche de sa taille optimale, mieux connue sous le nom de capacité de charge.

Cette dynamique génère une croissance logistique qui atteint généralement un équilibre dynamique, avec des fluctuations périodiques stables autour de la capacité de charge (K).

Facteurs de résistance environnementale

-Densindependent

Lorsque les facteurs générant une résistance environnementale sont indépendants de la densité d'individus, ils sont denses de manière indépendante.

Certains facteurs indépendants de la densité peuvent se produire périodiquement avec les saisons, tels que les incendies, la sécheresse, les inondations ou le gel. Ceux-ci interviennent dans la régulation de la taille de la population.

En les constituant régulièrement, année après année, ils exercent une pression sélective constante, ce qui a parfois généré des adaptations spécifiques chez les individus, ce qui leur a permis d'accroître leurs aptitudes et de survivre année après année, malgré leur effet régulateur.

D'autres effets aléatoires dépendants de la densité, tels que des changements climatiques extrêmes, des éruptions volcaniques et d'autres catastrophes naturelles, peuvent entraîner des changements erratiques dans les populations. Ils ne peuvent pas maintenir la taille de la population à des niveaux constants ou à un point d'équilibre.

-Les personnes dépendantes

Si les facteurs qui régulent la croissance de la population dépendent de la densité d'individus, ils sont alors appelés densodépendants. Ces facteurs peuvent être abiotiques ou biotiques.

Facteurs abiotiques

Les facteurs de résistance à l'environnement dépendant des abiotiques sont ceux qui se produisent lorsque l'augmentation de la taille de la population modifie les conditions physico-chimiques de l'habitat.

Par exemple, une forte densité de population peut générer une accumulation de déchets nocifs qui réduisent la survie ou le taux de reproduction des individus.

Facteurs biotiques

Les facteurs biotiques sont ceux résultant de l'interaction entre des individus d'une espèce ou d'espèces différentes. Par exemple, compétition, prédation et parasitisme.

Concours

La compétition se produit lorsque les ressources vitales utilisées par les individus de la même espèce ou d'espèces différentes sont limitées. Certaines ressources limitantes peuvent être les nutriments, l'eau, le territoire, les abris avant les prédateurs, les individus du sexe opposé, la lumière, entre autres.

Dans la mesure où la population augmente, la disponibilité des ressources par habitant diminue, ce qui réduit le taux de reproduction des individus et le taux de croissance de la population. Ce mécanisme génère une dynamique de croissance logistique.

Prédation

La prédation est un type d'interaction entre espèces par lequel un individu d'une espèce (prédateur) chasse un individu d'une autre espèce (proie) pour le consommer comme nourriture. Dans ce type d'interaction, la densité de chaque population exerce une régulation sur l'autre.

Dans la mesure où la proie augmente la taille de sa population, la population du prédateur augmente en raison de la disponibilité de nourriture. Mais, en augmentant la densité de prédateurs, la population de proies diminue en raison d'une augmentation de la pression de prédation.

Ce type d’interaction génère des courbes de croissance de la population dont l’équilibre est dynamique. Une taille de population statique dans la capacité de charge n'est pas atteinte, mais les populations oscillent constamment autour de cette valeur.

Parasitisme

Le parasitisme est une interaction par laquelle un individu d'une espèce (parasite) profite des individus d'une autre espèce (hôte), produisant une diminution de leur probabilité de survie ou de reproduction. En ce sens, il est également considéré comme un mécanisme de régulation de la population.

L'interaction entre les parasites et les hôtes peut générer une dynamique similaire à celle des prédateurs et des proies. Cependant, la diversité des types d'interactions parasito-hôte dans la nature est infinie et permet donc de générer une dynamique plus complexe.

-Interactions

Dans la nature, les effets dépendants et indépendants de la densité interagissent dans la régulation des populations, produisant une grande diversité de modèles.

Une population peut rester à une taille proche de la capacité de charge en raison de facteurs dépendant de la densité et éventuellement subir une diminution abrupte en raison d'une catastrophe naturelle indépendante de la densité.

Des exemples

Croissance bactérienne

Lorsqu'un inoculum bactérien est semé dans un milieu de culture, une courbe de croissance à quatre phases peut être observée. Sur cette courbe, vous pouvez clairement voir la croissance exponentielle initiale et l’effet de la réglementation environnementale.

Initialement, une phase stationnaire est mise en évidence et enfin, un effet de déclin de la taille de la population.

Au cours de la première phase d'adaptation, les bactéries ne se reproduisent pas mais synthétisent de l'ARN, des enzymes et d'autres molécules. Durant cette phase, aucune croissance démographique n'est observée.

Dans la phase suivante, la division cellulaire se produit. Les bactéries se reproduisent par fusion binaire, une cellule est divisée en deux cellules filles.

Ce mécanisme génère une croissance exponentielle dans laquelle la taille de la population double au cours de chaque période de temps consécutive. Cependant, cette phase ne peut pas continuer indéfiniment car les nutriments du milieu commencent à être limitants.

La troisième phase de la courbe est stationnaire. La réduction des nutriments et l'accumulation de toxines entraînent la réduction du taux de croissance de la population jusqu'à atteindre une valeur constante du nombre de bactéries. À ce stade, le taux de production de nouvelles bactéries est équilibré avec le taux de mort bactérienne.

Dans la phase finale de la courbe, le nombre de bactéries diminue brusquement. Cela se produit lorsque tous les éléments nutritifs du milieu de culture sont épuisés et que les bactéries meurent.

Lynx et lièvres

L'exemple typique de la régulation de la population entre les populations de prédateurs et de proies est celui des lynx et des lièvres. Une diminution de la taille de la population des lièvres entraîne une diminution du nombre de lynx.

Un plus petit nombre de lynx diminue la pression de prédation des lièvres et entraîne à son tour une augmentation du nombre de lynx.

Il est important de noter que dans la population, la dynamique des lièvres est également influencée par la disponibilité de nourriture pour ceux-ci.

Lemmings

Une étude de cas intéressante a été réalisée avec les Lemmings au Groenland. La population de ces mammifères est réglementée par quatre espèces prédatrices: une chouette, un renard, une espèce d'oiseau et l'hermine ( Mustela erminea ).

Les trois premiers sont des prédateurs opportunistes qui se nourrissent de lemmings uniquement lorsqu'ils sont abondants. Tandis que l'hermine se nourrit exclusivement des lemmings.

Cette interaction entre les différents facteurs régulateurs produit des oscillations périodiques de la croissance démographique qui génèrent des cycles de quatre ans dans les lemmings. Cette dynamique peut être expliquée de la manière suivante.

Lorsque les lemmings se trouvent dans des populations de faible taille, ils ne sont la proie que des hermines. En raison d'une pression de prédation relativement faible, il augmente rapidement la taille de sa population.

En augmentant la population de lemmings, les prédateurs opportunistes commencent à les chasser plus fréquemment. D'autre part, les hermines augmentent également la taille de leur population, en raison d'une plus grande disponibilité de nourriture. Cette situation génère une limite dépendant de la densité de la population de lemmings.

L'augmentation du nombre d'espèces prédatrices et de la taille de leurs populations génère une très forte pression de prédation sur les lemmings, entraînant une diminution abrupte de la taille de la population.

Cette diminution du nombre de proies se traduit par une réduction de la taille de la population d'embarcations l'année suivante, en raison d'une diminution de l'alimentation, donnant lieu à un nouveau cycle.

Différence avec le potentiel biotique

Le potentiel biotique est la capacité de croissance maximale d'une population naturelle soumise à des conditions environnementales optimales.

Par exemple, lorsque la nourriture est abondante, les conditions environnementales d'humidité, de pH et de température sont favorables et que ses individus ne sont pas exposés à des prédateurs ou à des maladies.

Cette caractéristique de la population est déterminée par la capacité de reproduction d'individus (généralement des femelles), c'est-à-dire par le nombre de descendants qu'ils sont capables de produire tout au long de leur vie, ce qui dépend de l'âge de la première reproduction, du nombre de enfants dans chaque événement de reproduction et la fréquence et le nombre de ces événements.

Le potentiel biotique d'une population est limité par la résistance environnementale. L'interaction entre les deux concepts génère la capacité de charge.