Potentiel biotique des insectes. Potentiel biotique et résistance environnementale Ce qui détermine le potentiel biologique de l'espèce


L'expression « équilibre naturel » souvent utilisée dans la littérature écologique signifie un état d'équilibre (équilibre dynamique) caractéristique de la plupart des populations d'une communauté ; il serait complètement faux de comprendre dans ce cas l'équilibre comme un état statique. L'étude des fluctuations du nombre d'animaux est le domaine le plus important de l'écologie, influençant des domaines scientifiques et d'activités apparemment éloignés comme la génétique, Agriculture et médecine.

Les fluctuations saisonnières et cycliques (couvrant généralement plusieurs années) de l'abondance intéressent depuis longtemps les naturalistes qui ont tenté d'établir des corrélations entre les processus démographiques observés et divers facteurs climatiques. Pratiquement parlant ce problème très important : les prévisions de reproduction massive d'insectes nuisibles ou d'épidémies dépendent de sa décision. Des experts totalement indépendants étudiant les mécanismes sélection naturelle, s'est intéressé à la description mathématique de la distribution de nouvelles variantes génétiques d'organismes dans la population. Pour effectuer les calculs appropriés, il était nécessaire de disposer de données sur la densité réelle de la population et sur sa rapidité d'évolution. La vitesse de propagation d'un nouveau variant génétique sera évidemment différente selon que la taille de la population augmente, diminue ou reste stable au cours d'une période donnée. Les généticiens ont découvert que la distribution des gènes dans une population peut prendre la forme de fluctuations cycliques régulières. En général, l'étude de la dynamique du nombre d'animaux est extrêmement importante pour résoudre divers problèmes biologiques. La dynamique des populations végétales a été moins étudiée, peut-être en raison de la relative stabilité de leur répartition.

Lors de l'étude de la dynamique des populations, un concept aussi important que le "potentiel biotique" est largement utilisé, c'est-à-dire le taux de reproduction caractéristique d'une espèce donnée (dont la valeur est influencée par le sex-ratio, le nombre de descendants par femelle, ainsi que le nombre de générations par unité de temps). Le potentiel biotique de nombreux organismes, en particulier les plus petits, est énorme, et si rien n'empêchait la croissance de leurs populations, ils peupleraient extrêmement rapidement la Terre entière. La taille de toute population existante peut être représentée comme le rapport entre le potentiel biotique et la résistance de l'environnement, c'est-à-dire à la somme de tous les facteurs inhibant la croissance du nombre de cette espèce. Les populations réelles de plantes et d'animaux étant plus ou moins stables dans le temps, la résistance du milieu vis-à-vis des espèces à fort potentiel biotique doit être suffisamment forte.

Dans des conditions favorables, une croissance démographique est observée et peut être si rapide qu'elle conduit à une explosion démographique. La combinaison de tous les facteurs contribuant à la croissance de la population est appelée potentiel biotique. Elle est suffisamment élevée pour différentes espèces, mais la probabilité d'atteindre la limite d'abondance de la population dans conditions naturelles faible, parce que à cela s'opposent des facteurs limitants (limitants). La combinaison de facteurs limitant la croissance de la population est appelée résistance environnementale. L'état d'équilibre entre le potentiel biotique de l'espèce et la résistance du milieu, qui maintient la constance de la taille de la population, est appelé homéostasie ou équilibre dynamique. Lorsqu'il est violé, il se produit des fluctuations de la taille de la population, c'est-à-dire des changements.

La préservation ou la croissance de la population ne dépend pas seulement du taux de reproduction (le nombre de nouveau-nés, d'œufs pondus, de graines produites ou de spores par unité de temps). La reconstitution de la population adulte aux dépens de la progéniture n'est pas moins importante. Un taux de reproduction élevé à des taux de recrutement faibles ne peut pas augmenter de manière significative sa population.

Par exemple, les poissons pondent des milliers ou des millions d'œufs, mais seule une partie insignifiante survit et se transforme en animal adulte. Les plantes dispersent d'énormes quantités de graines.

Inversement, la taille de la population peut augmenter en augmentant les taux de recrutement à de faibles taux de reproduction. Cela s'applique aux humains (la fécondité est faible, mais la mortalité infantile est faible, donc presque tous les enfants vivent jusqu'à l'âge adulte).

Un autre facteur important conduisant à la croissance démographique est la capacité des animaux à migrer et les graines à se disperser dans de nouveaux territoires, à s'adapter à de nouveaux habitats et à les peupler, la présence de mécanismes protégés et la résistance aux conditions environnementales défavorables et aux maladies.

Le potentiel biotique est une combinaison de facteurs qui contribuent à l'augmentation du nombre d'une espèce.

Par conséquent : la croissance, le déclin et la constance de la population dépendent de la relation entre le potentiel biotique et la résistance environnementale.

Le principe du changement de population : il est le résultat d'un déséquilibre entre le potentiel biotique et la résistance de son environnement.

Cet équilibre est dynamique, c'est-à-dire réglable en continu, car les facteurs de résistance environnementale restent rarement inchangés pendant longtemps. Par exemple : en un an, la population a diminué en raison de la sécheresse, et l'année suivante, elle s'est complètement rétablie en raison des fortes pluies. De telles fluctuations se poursuivent indéfiniment. L'équilibre est un concept relatif. Parfois l'amplitude des écarts est faible, parfois importante, mais tant que la population réduite est capable de retrouver sa taille précédente, elle existe.

Équilibre dans systèmes naturels dépend de la densité de population, c'est-à-dire le nombre d'individus par unité de surface. Si la densité de population augmente, la résistance de l'environnement augmente, et donc la mortalité augmente et la croissance de la population s'arrête. Et inversement, avec une diminution de la densité de population, la résistance de l'environnement s'affaiblit et l'ancien nombre se rétablit.

L'impact humain sur la nature conduit souvent à l'extinction de la population, car ne dépend pas de la densité de population. La destruction des écosystèmes, la pollution de l'environnement affectent également les populations à faible comme à forte densité.

De plus, le potentiel biotique dépend de la taille critique de la population. Si la taille de la population (cerfs, oiseaux ou poissons) tombe en dessous de cette valeur qui garantit la reproduction, le potentiel biotique tend vers zéro et l'extinction est inévitable.

L'existence peut être menacée même lorsque de nombreux membres de l'espèce sont vivants, mais vivent à la maison, c'est-à-dire. isolés les uns des autres (perroquets).



»Potentiel biotique

Toute population est théoriquement capable d'une croissance illimitée en taille, si elle n'est pas limitée par des facteurs environnement externe... Dans un tel cas hypothétique, le taux de croissance de la population ne dépendra que de la valeur potentiel biotique,

caractéristique de l'espèce. Le concept de potentiel biotique a été introduit en écologie en 1928 par R. Chapman. Cet indicateur reflète la descendance maximale théorique d'un couple (ou d'un individu) par unité de temps, par exemple, par an ou pour l'ensemble du cycle de vie.

Dans les calculs, il est le plus souvent exprimé par le coefficient r et est calculé comme l'augmentation maximale possible de la population ΔN pour un intervalle de temps Δt, rapporté à un individu, avec la taille initiale de la population N0 :

L'ampleur du potentiel biotique est extrêmement différente selon les espèces. Par exemple, un chevreuil femelle est capable de produire 10 à 15 chevreaux au cours de sa vie, Trichinella spiralis peut pondre 1,8 mille larves, une femelle abeille- 50 000 œufs et poisson-lune - jusqu'à 3 milliards d'œufs. Si tous les embryons survivaient et que toute la progéniture survivait, la taille de toute population augmenterait de façon exponentielle à certains intervalles.

La courbe montrant une telle croissance démographique sur le graphique augmente rapidement la pente et tend vers l'infini (Fig. 122). Une telle courbe est appelée exponentiel.

Sur une échelle logarithmique, une telle dépendance de la taille de la population sur le temps sera représentée par une ligne droite, et le potentiel biotique r sera reflété par sa pente par rapport à l'axe horizontal, qui est plus raide, plus la valeur de r est grande .

Riz. 122.

Courbe de croissance réelle (1) et théorique (2) de la population de Paramécie

Dans la nature, le potentiel biotique d'une population n'est jamais pleinement réalisé. Sa valeur est généralement additionnée comme la différence entre la fécondité et la mortalité dans les populations : r = b - d, où b est le nombre de naissances, et d est le nombre de décès dans la population pour la même période.

L'évolution générale de la taille de la population est due à quatre phénomènes : la fécondité, la mortalité, l'introduction et l'éviction d'individus (immigration et émigration).

Toute population est théoriquement capable d'une croissance illimitée en nombre, si elle n'est pas limitée par des facteurs environnementaux. Hypothétiquement, le taux de croissance de la population ne dépend que du potentiel biotique inhérent à l'espèce. Concept potentiel biotique introduit en écologie en 1928 par R. Chapman. Cet indicateur caractérise le maximum théorique de descendance d'un couple (ou d'un individu) par unité de temps, par exemple par an ou pour l'ensemble du cycle de vie.

Dans les calculs, le potentiel biotique est le plus souvent exprimé par un coefficient qui signifie l'augmentation maximale possible de la population pendant une période de temps rapportée à un individu, à la taille initiale de la population :

L'équation (5.1) peut être réécrite comme l'expression

où est la taille de la population à la fois

Ainsi, théoriquement, le taux de croissance naturelle d'une population dans un environnement non limité par aucun facteur est caractérisé par une loi exponentielle.

Il est clair qu'en conditions naturelles la loi exponentielle de la croissance démographique n'est jamais pleinement réalisée. Le potentiel biotique est défini comme la différence entre la fécondité et la mortalité dans les populations : où est le nombre de naissances, et est le nombre d'individus tués dans la population pour la même période de temps. L'évolution générale de la taille de la population est constituée des facteurs suivants : fécondité, mortalité, compétition, introduction et éviction d'individus (migration).

La fertilité - c'est le nombre de nouveaux individus qui apparaissent dans la population par unité de temps pour un certain nombre de ses membres. Distinguer fertilité absolue et spécifique.

Fertilité absolue caractérise nombre total individus qui sont apparus dans la population par unité de temps, et fertilité spécifique- l'évolution moyenne du nombre par individu sur une certaine période de temps.

Mortalité Il est également subdivisé en absolu et spécifique et caractérise le taux de diminution de la taille de la population due à la mort d'individus dus aux prédateurs, aux maladies, à la vieillesse, etc.

Dans les populations fermées où il n'y a pas de migration, le changement complet des nombres est déterminé par le rapport de la fécondité et de la mortalité. Si le taux de natalité est supérieur au taux de mortalité, alors le taux de croissance spécifique est positif, et si le taux de mortalité est supérieur au taux de natalité, alors il est négatif. Dans ce cas, la population diminue.

La fécondité, la mortalité et la dynamique de la population sont directement liées à la structure par âge de la population. Pour décrire la structure par âge, des groupes d'âge sont distingués dans la population, constitués d'organismes du même âge, et l'abondance de chacun de ces groupes est estimée. Le résultat est généralement présenté sous forme de diagramme. Le diagramme, qui ressemble à un trapèze, s'élargissant vers le bas, indique que le taux de natalité est supérieur au taux de mortalité et que la population augmente. S'il y a moins d'individus des groupes d'âge les plus jeunes que les plus âgés, alors le nombre diminuera.

Réinstallation, qui consiste en l'éviction d'individus de la population ou sa reconstitution avec de nouveaux arrivants, est un phénomène naturel basé sur l'une des caractéristiques biologiques les plus importantes de l'espèce - sa capacité de dispersion.

Dans chaque population d'une espèce particulière, certains individus la quittent régulièrement, reconstituant des territoires voisins ou peuplant de nouveaux territoires non encore occupés par l'espèce. Ce processus est souvent appelé dispersion de la population. La réinstallation entraîne l'occupation de nouveaux biotopes, l'élargissement de l'aire de répartition générale de l'espèce, son succès dans la lutte pour l'existence.

La variance des établissements sert de moyen de communication entre les populations. Elle augmente avec l'augmentation de la densité de population. Au contraire, pendant la période de dépression démographique, le flux d'envahisseurs dans la population augmente. Chez les animaux sédentaires aux instincts territoriaux bien exprimés, le comportement agressif envers les nouveaux arrivants pendant une période de faible population s'affaiblit et les envahisseurs occupent des zones libres.

Certaines populations qui occupent des zones de peu d'habitat ne peuvent souvent pas maintenir leur nombre par la reproduction et sont préservées principalement en raison de l'immigration. De telles populations de V.A. Beklemishev appelé dépendant.

La prévision de la taille de la population est assez tâche difficile nécessitant la connaissance de nombreux facteurs. La structure par âge de la population, sa composition par sexe, la fécondité des différents groupes d'âge, l'âge reproductif de la population, les opportunités de réinstallation, etc. doivent être connues.

Les modèles mathématiques construits sur la base de ces indicateurs sont assez complexes et nécessitent l'utilisation de divers méthodes mathématiques et la technologie informatique.

Si le taux de mortalité dans les systèmes fermés est supérieur au taux de natalité, alors la diminution du nombre est également décrite par l'équation (5.4), mais avec une valeur négative. Ce processus est appelé décroissance exponentielle.

Un modèle de dynamique des populations avec des ressources limitées a été proposé en 1845 par le mathématicien français Verhulst. L'équation qui porte son nom est

L'équation de Verhulst diffère de l'équation de croissance exponentielle en ce que l'expression - est ajoutée à son côté droit. Cette expression prend en compte le nombre de rencontres d'animaux au cours desquelles ils peuvent rivaliser pour n'importe quelle ressource. La probabilité de rencontrer deux individus est proportionnelle au carré de la taille (plus précisément de la densité) de la population.

La croissance de la population de nombreux animaux est vraiment limitée précisément par la fréquence des rencontres d'individus.

L'équation (5.5) peut être réécrite comme suit

L'expression entre parenthèses représente le taux de croissance spécifique de la population. Ici, il est instable et diminue avec l'augmentation de la taille de la population. Cela reflète une concurrence accrue pour les ressources à mesure que la population augmente.

Si dans le membre de droite de l'équation (5.5) nous retirons l'expression en dehors des parenthèses et la notons par, alors nous obtenons

S'il est petit par rapport à, alors l'expression entre parenthèses est proche de l'unité, et l'équation (5.7) devient l'équation de la croissance exponentielle (5.4). Lorsqu'elle est proche de, l'expression entre parenthèses est proche de zéro, c'est-à-dire la taille de la population cesse d'augmenter. Il est donc clair que dans ce modèle il s'agit de la capacité du médium. Avec l'augmentation, le nombre devient négatif et il diminue jusqu'à une valeur égale à la capacité de l'environnement.

Le graphique de la dépendance de la taille de la population en fonction du temps, correspondant à la solution de l'équation (5.7), est une courbe en forme de S. Cette courbe est appelée courbe logistique, et la croissance du nombre correspondant à l'équation (5.7) est croissance logistique.

Il y a un point sur la courbe logistique où le taux absolu de croissance démographique est maximum. On peut montrer que vitesse maximum la croissance est atteinte lorsque le nombre est égal.

Cependant, les règles de la croissance logistique ne s'appliquent pas à tous les cas. Par exemple, si l'abondance des espèces à reproduction sexuée est trop faible, il y a peu de chances de rencontrer des individus de sexes différents, ce qui peut entraîner l'arrêt complet de la reproduction.

Modèles de dynamique de population. Types de dynamique des populations. Facteurs influençant la dynamique de la taille de la population. Parmi propriétés essentielles les populations incluent la dynamique de leur nombre inhérent d'individus et les mécanismes de sa régulation.


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MINISTÈRE DE L'AGRICULTURE DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE

FSBEI HPE « Université agraire d'État du Kuban »

Département de phytopathologie, d'entomologie et de protection des végétaux

ESSAI

dans la discipline "Ecologie des insectes"

Sujet: " Dynamique des populations et potentiel biotique des insectes».

Effectué :

Étudiant en 1ère année de la Faculté de Défense

Plantes Kaloeva D.B.

Vérifié:

Professeur, Docteur en Sciences Biologiques A. S. Zamotailov

KRASNODAR

2015

INTRODUCTION ……………………………………………………………………… 3

  1. LES POPULATIONS ET LEURS PROPRIÉTÉS ……………………………………… ..4
  2. DYNAMIQUE DE LA POPULATION ………………………… 6
    1. Régularités de la dynamique de la taille de la population ………………… .7
    2. Types de dynamique des populations ……………………………… 8
    3. Facteurs influençant la dynamique de la taille de la population ... ... ... ... 11
  3. POTENTIEL BIOTIQUE DES INSECTES ……………………… 14

CONCLUSION ……………………………………………………………………… 18

LISTE DES SOURCES UTILISÉES ……………………… ... 19

INTRODUCTION

L'écologie est toujours basée sur la vie d'un individu, sa relation avec l'environnement. Les populations sont formées d'individus. Dans les cas les plus simples, la réaction d'une population à une influence extérieure est déterminée par la distribution statistique des propriétés des individus qui la composent ; des relations plus complexes sont souvent également présentes. Enfin, l'ensemble des populations d'animaux et de plantes d'espèces différentes vivant sur un même territoire et/ou biologiquement liées les unes aux autres est un système encore plus complexe appelé biocénose ou écosystème.

Ainsi, il est possible de considérer séquentiellement l'écologie des insectes selon trois niveaux de complexité : individu - population - biocénose (écosystème). Naturellement, les principes de l'écologie des insectes sont les mêmes que ceux de l'écologie générale.

Parmi les propriétés les plus importantes des populations figurent la dynamique de leur nombre inhérent d'individus et les mécanismes de sa régulation. Tout écart significatif du nombre d'individus dans les populations par rapport au nombre optimal est associé à des conséquences négatives pour son existence. À cet égard, les populations ont généralement des mécanismes d'adaptation qui contribuent à la fois à une diminution du nombre, s'il dépasse significativement la valeur optimale, et à sa restauration, s'il diminue en dessous des valeurs optimales.

Les populations, en règle générale, ont des mécanismes d'adaptation qui contribuent à la fois à une diminution du nombre, s'il dépasse de manière significative l'optimum, et à sa restauration s'il diminue en dessous valeurs normales... Chaque population et espèce dans son ensemble est caractérisée par ce que l'on appelle le potentiel biotique, qui est compris comme la progéniture possible d'une paire d'individus dans l'exercice de la capacité des organismes à se reproduire biologiquement.

But du travail : étudier la dynamique du nombre et le potentiel biotique des insectes.

  1. LES POPULATIONS ET LEURS PROPRIÉTÉS

En raison de l'hétérogénéité des conditions, l'espèce n'est jamais uniformément dispersée dans son aire de répartition. Dans des endroits favorables, apparaissent des groupes d'individus plus étroitement liés les uns aux autres. De tels groupes, plus ou moins isolés les uns des autres, sont appelés populations.

Ainsi, une population est un ensemble d'individus de la même espèce habitant un certain territoire... Dans des conditions inchangées et suffisamment favorables, la population est capable de persister indéfiniment en raison de l'auto-reproduction. La population a une variabilité génétique et peut s'adapter à de nouvelles conditions. Dans le cas le plus courant de reproduction bisexuée au sein d'une population, il y a un échange constant d'informations génétiques, c'est-à-dire pool génétique commun... Cet échange peut être plus ou moins compliqué par sélectivité dans l'accouplement ou pour d'autres raisons.

Ainsi, la population a des limites spatiales plus ou moins délimitées et généralement un pool génétique commun. Les individus inclus dans la population se situent d'une certaine manière sur le terrain. Les caractéristiques les plus importantes d'une population sont sa taille et, par conséquent, sa densité, c'est-à-dire sa densité. le nombre d'individus par unité de surface (ou volume du substrat). Population dans chaque ce moment a une certaine composition par âge et par sexe.

La fécondité, la mortalité, l'émigration et l'immigration sont appelées les caractéristiques dites dynamiques. Leur équilibre instable conduit à plus ou moins changements drastiques nombre et, par conséquent, la densité de la population. Ces changements au fil du temps sont appelés dynamiques de population. En règle générale, les changements de nombre s'accompagnent de changements dans la distribution spatiale des individus.

Ainsi, la population a des propriétés qui répètent les propriétés d'un individu à un nouveau niveau. Comme un organisme séparé, une population surgit, grandit, se différencie et a une certaine résistance aux influences extérieures. Une population, contrairement à un organisme, peut être une créature - indéfiniment, bien qu'elle puisse mourir dans des conditions défavorables.

Les propriétés d'une population sont déterminées par les propriétés des individus qui la composent et leur patrimoine génétique. Connaissant le pourcentage d'individus d'un certain âge, sexe et état physiologique, nous pouvons construire une caractéristique multidimensionnelle de la population - un portrait de la population. Cependant, les propriétés d'une population dépendent non seulement des propriétés des individus individuels, mais aussi de la distribution spatiale et temporelle de ces individus et de leurs interactions les uns avec les autres. Par conséquent, la population, lorsqu'elle considère les relations écologiques, agit généralement comme un tout.

  1. LES DYNAMIQUES DE POPULATION

La dynamique de la population est l'évolution de la taille d'une population au fil du temps. Ces changements peuvent être associés à des processus qui se produisent spontanément au sein de la population elle-même, causés par l'impact de facteurs environnementaux abiotiques, ou des interactions entre les populations de différentes espèces au sein de la biocénose.

En étudiant la dynamique du nombre d'insectes, il est nécessaire d'effectuer des dénombrements (densité de populations) simultanément de tous les insectes d'une espèce donnée à tous les stades de leur développement, ou à un seul stade. Compte tenu de l'abondance, surtout d'un étage, ses changements saisonniers seront très clairement exprimés. Ainsi, un insecte connaît généralement une saison défavorable à un stade de développement, le plus souvent au repos (œuf, pupe). À l'heure actuelle, le nombre d'individus à d'autres stades de développement est généralement égal à zéro.

Au cours de l'année, les pics d'abondance apparaissent en fonction du nombre de générations, mais s'il y a beaucoup de ces générations, le développement d'insectes de différentes générations se chevauche généralement. Dans certains cas, la longue durée de vie d'un insecte à n'importe quel stade atténue également les pics d'abondance. Tels sont, par exemple, de nombreux coléoptères, dont les adultes vivent plusieurs années.

Ce sont ces changements que l'on appelle communément la dynamique des populations. Il convient de garder à l'esprit que, bien qu'il existe une certaine corrélation entre le nombre aux stades successifs, dans le cycle de développement, elle est relative et limitée uniquement par le fait que le nombre à chaque stade de développement, à commencer par l'œuf, ne doit pas être supérieur au précédent. À proprement parler, cette règle n'est pas toujours respectée, car la taille de la population peut augmenter en raison des migrants. En conséquence, le nombre d'adultes dans cette zone peut s'avérer beaucoup plus élevé que le nombre de pupes qui ont eu lieu.

2.1 Modèles de dynamique de population

Des observations à long terme de populations de différentes espèces d'insectes montrent que le nombre d'insectes dans la nature est différent d'une année à l'autre, mais ces changements se produisent dans certaines limites. La limite supérieure, bien sûr, est déterminée par les ressources disponibles pour l'existence d'une population donnée, la capacité de son environnement. La limite inférieure est la ligne zéro, une fois atteinte, la population s'éteint complètement. Il est fort possible que ce dernier soit un cas courant, mais cela ne veut pas dire que ces insectes seront totalement absents de ce biotope l'année prochaine. Les immigrants des populations survivantes voisines reconstitueront la population.

En principe, la capacité des insectes, comme d'autres organismes, à augmenter la taille de la population par la reproduction est illimitée. Dans la nature, cependant, la limite supérieure d'abondance n'est presque jamais atteinte pour les raisons suivantes.

Premièrement, dans des conditions favorables, des changements spontanés dans la structure génétique de la population se produisent, conduisant au fait que la capacité de croissance de la population diminue progressivement (résistance interne ). Le fait est que c'est dans des conditions favorables que les individus génétiquement défectueux survivent et donnent naissance à une progéniture. En conséquence, à la fois la viabilité de la population dans son ensemble et sa capacité à se reproduire diminuent. Fait intéressant, dans certaines conditions, des changements rythmiques des caractéristiques moyennes de la population se produisent spontanément avec une période de 1 à 2 générations ou plus. Apparemment, les changements génétiques dans les propriétés de la population jouent un rôle important dans la dynamique des nombres ("vagues de vie"). Malheureusement, cette question reste mal comprise. A cela il faut ajouter que de manière similaire, la structure génétique des populations d'autres organismes en interaction avec une espèce donnée peut évoluer dans le temps : micro-organismes, plantes, autres insectes, etc.

Deuxièmement, l'environnement extérieur, qui comprend de nombreux facteurs abiotiques et biotiques, empêche la croissance illimitée de la population (résistance moyenne). Chacun de ces facteurs a des effets à la fois spécifiques et indirects.

Dans la nature, on peut observer des populations d'insectes qui persistent pendant des dizaines et des centaines d'années. Par conséquent, dans la littérature, l'idée de fluctuations de la taille de la population dans la biocénose est souvent exprimée comme un processus d'autorégulation. Au sens figuré, la population est considérée comme un fil tendu élastique qui peut être dévié par des facteurs externes jusqu'à certaines limites, mais lorsque l'impact est affaibli, il revient à son niveau antérieur.

  1. Types de dynamique de population

Type stable - diffère par une petite plage de fluctuations (plusieurs fois, mais pas de plusieurs ordres de grandeur). Il est caractéristique des espèces avec des mécanismes bien prononcés d'homéostasie de la population, un taux de survie élevé, une faible fertilité, une longue durée de vie, une structure d'âge complexe et des soins développés pour la progéniture. Tout un ensemble de mécanismes de régulation fonctionnant efficacement maintient ces populations dans certaines limites de densité

Type fluctuant- les fluctuations se produisent dans une gamme importante de densités, différant d'un ou deux ordres de grandeur. Parallèlement, on distingue trois phases du cycle oscillatoire : croissance, maximum, raréfaction du nombre. Le retour à un état stable est rapide. Les mécanismes de régulation ne perdent pas le contrôle de la taille de la population, augmentant leur efficacité suite à une augmentation de la densité. Des interactions inter- et intraspécifiques faiblement inertielles prévalent. Cette tendance des nombres est répandue dans différents groupes animaux.

Un type fluctuant de la dynamique des populations est caractéristique de nombreux xylophages (consommateurs d'écorce et de bois) : les scolytes, les scarabées dorés, les scolytes. Ils se caractérisent par la colonisation conjointe des objets alimentaires - l'affaiblissement des arbres. Cela vous permet de réduire rapidement la résistance de l'arbre, mais en même temps, l'habitation conjointe des xylophages exacerbe la relation de compétition entre eux, qui agit comme un mécanisme sans inertie pour réguler le nombre.

Pour les scolytes qui s'installent d'abord sur les arbres affaiblis, avec une offre excédentaire nutriments(hydrates de carbone solubles et amidon) le développement est limité par l'influence des réactions protectrices de l'arbre, comme par exemple la production de résine chez les conifères. De plus, les micro-organismes symbiotiques sont encore absents. La résistance des arbres encore viables peut être brisée par une attaque concentrée et une densité de ravageurs trop élevée. Une autre limite à l'aptitude d'un arbre pour les scolytes est la mort complète et la destruction du liber. Entre les deux états indiqués de l'arbre pour les scolytes, un optimum de conditions d'alimentation est créé, le taux de survie maximum de toutes les phases de développement et les taux de reproduction les plus élevés sont notés.

Type d'explosif avec des épidémies de reproduction de masse - la cessation de l'action des facteurs modificateurs ne provoque pas un retour rapide de la population à un état stable. La dynamique du nombre est constituée de cycles dans lesquels on distingue cinq phases obligatoires : augmentation du nombre, maximum, raréfaction, dépression, récupération. Les populations sont périodiquement caractérisées par des niveaux d'abondance extrêmement élevés et inhabituellement faibles. Selon les phases du cycle, les indicateurs de reproduction, la structure par âge et sexe de la population, l'état physiologique, le comportement, et parfois les caractéristiques morphologiques des individus qui la composent varient également fortement. Une telle évolution des nombres se retrouve le plus souvent chez les espèces à courte durée de vie, à fertilité élevée et à renouvellement rapide des générations. Il est caractéristique, par exemple, de certains insectes (criquets, ravageurs forestiers - scolytes, scolytes, de nombreux lépidoptères et tenthrèdes, etc.).

Dans la taïga sibérienne, chez les espèces cachées, le type explosif de la dynamique des populations est caractéristique du barbeau de mélèze de l'Altaï, du grand barbeau de conifère noir, de la cécidomyie du bourgeon de mélèze et de quelques autres. Parmi les insectes rongeurs de feuilles vivant à l'air libre, la capacité de donner des épidémies de reproduction en masse n'est caractéristique que de certaines espèces de lépidoptères et d'hyménoptères (mouches à scie, tisserands). Caractéristiques distinctivesécologie de ces espèces : taux de survie élevé dans un environnement très variable en raison d'adaptations particulières, activité migratoire élevée, fertilité élevée et variable. Chez les espèces vivant en milieu ouvert, l'effet de groupe et la variabilité de phase sont souvent révélés.

L'un des parasites les plus dangereux conifères- Ver à soie de Sibérie Dendrolimus sibiricus, distribué de l'Oural à Le Pacifique... Dans les foyers du ver à soie de Sibérie, le sex-ratio change significativement selon les phases d'épidémie. La proportion de femmes varie de 32 à 76%. Lorsque l'épidémie se développe, les femelles dominent et lorsqu'elle s'éteint, les mâles dominent. Dans les populations surconsolidées, la mortalité des femelles augmente à tous les stades de développement, et leur activité migratoire plus élevée à partir des centres de reproduction est également notée. Dans la phase d'abondance maximale à la périphérie de l'épidémie, la proportion de femelles atteint 73% et au centre - 44%.

2.3 Facteurs affectant la dynamique des populations

Les insectes n'acquièrent l'importance de ravageurs des cultures agricoles que si leur nombre dépasse les seuils économiques de nocivité, car un insecte séparé, même le plus vorace, n'est pas en mesure de causer des dommages importants à la culture. Par conséquent, la planification des mesures de protection et les recherches scientifiques correspondantes visent à réduire le nombre d'individus dans les populations à ces seuils.
La dynamique du nombre de populations d'insectes se manifeste soit dans changement saisonnier leur nombre tout au long de l'année, ou sur plusieurs années, tout en acquérant, du fait de l'exceptionnelle énergie de reproduction de nombreuses espèces, le caractère de vagues de population régulièrement alternées

Il existe deux points de vue opposés sur le rôle de facteurs de différentes catégories dans la régulation de la taille de la population. En supposant que le niveau d'abondance est déterminé par des facteurs qui ne dépendent pas de la densité de population, les partisans d'un point de vue se réfèrent à la rare combinaison de conditions nécessaires à la croissance constante des populations. Exemples de élevage de masse les insectes, selon eux, sont de rares exceptions à la règle et expriment les propriétés spécifiques de quelques espèces. Le nombre de populations de l'écrasante majorité des espèces est limité par la brièveté du temps, lorsque des combinaisons de conditions assurent la croissance de la population. Dans le même temps, les principaux facteurs limitant le nombre peuvent être considérés comme les ressources limitées, leur inaccessibilité relative avec un faible développement des capacités de migration et de recherche, ainsi que la fugacité de la période où la fécondité l'emporte sur la mortalité, et le taux de population la croissance est positive. Cependant, le caractère aléatoire des fluctuations de l'abondance en réponse à des changements de conditions non liés à la densité de population conduira tôt ou tard les populations aux limites inférieures d'abondance et d'extinction.
Adhérant à un point de vue différent, qui privilégie les facteurs dépendant de la densité de population, les chercheurs - partisans du sens inverse - ont formulé le concept de régulation automatique de la taille de la population. Jusqu'à récemment, la recherche de critères d'appréciation du rôle régulateur de ces facteurs n'était limitée que par la densité de population, qui diminue si un certain niveau moyen est dépassé, ou, au contraire, augmente si ce niveau reste non atteint.

  1. POTENTIEL BIOTIQUE DES INSECTES

La fertilité des insectes et leur capacité à se reproduire sont souvent exceptionnellement élevées. Souvent, cette capacité à se reproduire est désignée par le concept de potentiel reproducteur, oupotentiel biotique... Il est plus rationnel pour eux de désigner non pas la fertilité d'une espèce en général, mais le maximum théorique de descendance obtenu d'un couple d'individus (au cours de la parthénogenèse - d'un individu) pour toute l'année. Par exemple, le carpocapse pond en moyenne 100 œufs, par conséquent, son potentiel biotique après deux générations sera d'une paire d'individus (avec nombre égal hommes et femmes dans la population) 50 2 , soit 2500. Chez les pucerons, donnant jusqu'à 15 générations ou plus parthénogénétiques au cours de l'été avec la même fertilité, soit 50 individus par femelle, le potentiel biotique atteint des indicateurs astronomiques - dans cet exemple 50 15 , c'est-à-dire des milliards de milliards d'individus.

L'académicien V.I. Vernadsky considérait la reproduction des organismes comme une manifestation de l'une des propriétés de la matière vivante - la capacité de se propager le long surface de la Terre grâce au travail chimique effectué et à la création de nouvelles quantités de matière vivante. Il a désigné cette capacité par le concept du taux de transmission de la vie, qui est une valeur constante et caractéristique pour chaque type d'organisme ; elle est déterminée par la taille et le poids du corps, la productivité sexuelle, le nombre de générations dans une période de temps donnée et les exigences de l'environnement. En général, le taux de transmission de la vie caractérise l'énergie géochimique de l'espèce et s'exprime par le nombre de cm/s.

Par exemple, le taux de transmission de la vie chez les criquets non grégaires est d'environ 13 à 15 cm / s et chez la teigne des prés de 45 cm / s; cela signifie que la propagation de ces insectes se serait terminée sur Terre, compte tenu de la longueur de l'équateur d'environ 40 000 km, dans le premier cas dans un délai d'environ 9 ans et dans le second - environ 3 ans.

Le potentiel biotique et le taux de transmission de la vie sont des abstractions théoriques et dans la nature réelle la reproduction des organismes ne correspond jamais à ces valeurs. Cependant, ces deux concepts sont précieux dans la mesure où ils permettent d'établir pour les espèces des indicateurs numériques de leur énergie potentielle de reproduction.

L'impossibilité de réaliser pleinement le potentiel biotique des espèces dans la nature est une conséquence de l'effet limitant du milieu extérieur : sous son influence, se produit soit une diminution de la fertilité, soit la mort d'une partie de la progéniture. En général, l'énorme capacité de reproduction des insectes les assure contre la mort complète et l'extinction dans la nature lorsque des conditions environnementales défavorables surviennent.

Supposons qu'une femelle de cette espèce ponde en moyenne 200 œufs (la fécondité F est de 200) et que la mortalité tout au long du développement est nulle. Si le sex-ratio dans la descendance, comme c'est le plus souvent le cas, est de 1: 1 (la proportion de femelles q = 0,5), cela signifie que dans la première génération il y aura Fq celles. 200 0,5 = 100 femelles. Chacune de ces femelles de la génération suivante donnera naissance à une centaine de femelles supplémentaires, ce qui donnera 10 000 femelles à la deuxième génération. Il est évident qu'en m - à la génération suivante, le nombre de femelles peut être calculé à l'aide de la formule suivante :

Si au départ nous n'avons pas une femelle, mais N femelles, alors à travers m leurs générations seront :

(1)

Évidemment, dans de telles conditions, la taille de la population augmentera de manière exponentielle (fonction de loi de puissance). Le changement de génération prend du temps. Ensuite, le taux de variation du nombre à un grand nombre générations ou leur changement rapide peut être représenté en divisant l'augmentation du nombre par l'intervalle de temps (taux absolu de croissance de la population), ou sur la base du nombre initial d'individus -

Avec une diminution séquentielle de l'intervalle de temps (0), nous obtenons le taux de croissance instantané de la population - r ( potentiel biotique):

(2)

Revenant à la formule de croissance de la population (1), nous pouvons maintenant l'écrire comme suit :

(3)

où est la taille de la population dans le temps t , N est la taille initiale de la population, e est la base des logarithmes naturels, r - potentiel biotique, t - intervalle de temps. Le graphique de cette fonction exponentielle (exponentielle) est illustré à la figure 27. Si on prend le logarithme de la formule 3, on obtient l'expression suivante :

(4)

Le tracé de cette fonction est une ligne droite. Le potentiel biotique dans ce graphique peut être représenté comme la tangente de la pente du graphique à l'axe des abscisses. De toute évidence, le potentiel biotique n'est pas une catégorie purement spéculative. Connaître la taille de la population N à l'instant t , et le nombre suivant N au moment t , le potentiel biotique peut être déterminé par la formule :

(5)

Au départ, nous avons supposé que le taux de mortalité des insectes au cours du développement était nul. Dans une telle situation, le potentiel biotique sera le maximum possible dans les conditions données. Dans la nature, cependant, cette condition n'est presque jamais remplie, et le potentiel biotique déterminé sera déterminé par la différence entre la fertilité et la mortalité. En raison du désir de se reproduire, les insectes pourraient augmenter leur nombre à l'infini, s'il n'y avait des facteurs inhibant la croissance de la population, réduisant la fertilité ou entraînant la mort de certains insectes. Telrésistance moyennepeut être défini comme la différence entre le potentiel biotique maximum possible et le potentiel biotique réellement observé.

CONCLUSION

Le nombre de populations ne reste pas constant, car les conditions de leur existence changent. La gamme des fluctuations de la taille de la population dépend du degré de variabilité des facteurs abiotiques et biotiques, ainsi que de caractéristiques biologiques une espèce spécifique (fertilité, taux de changement générationnel, âge auquel les individus atteignent la maturité sexuelle, etc.). Les plus grandes plages de fluctuations du nombre sont caractéristiques des petits organismes à multiplication rapide, y compris les insectes.

Les insectes, étant de petites créatures, ont un potentiel biotique extrêmement élevé. Haute valeur potentiel biotique signifie la possibilité d'épidémies soudaines de population, dangereuses pour activité économique personne. De plus, la capacité d'augmenter rapidement leur nombre est à la base de l'utilisation des insectes comme source de protéines animales.

LISTE DES SOURCES UTILISÉES

  1. Bay - Bienko G. Ya. Entomologie générale. Manuel pour les universités et les universités agricoles. - 3e éd. - M. : lycée, 1980 .-- 416 p.
  2. Zakhvatkin Yu. A. Cours d'entomologie générale. M. : Kolos, 2001, - 376 p.
  3. V.B. Tchernychev L'écologie des insectes. Cahier de texte. - M. : Maison d'édition de l'Université d'État de Moscou, 1996. - 304 p.
  4. Yakhontov V.V., Ecologie des insectes. M. : Lycée, 1964.-- 460 p.
  5. http://www.entomologa.ru/book/35.htm
  6. http://www.plam.ru/ekolog/obshaja_yekologija/p9.php#metkadoc12
  7. http://biofile.ru/bio/6684.html
  8. http://www.vitadez.ru/katalog/populyatsiya–nasekomich/dinamika–chislennosti–populyatsii
  9. http://slovo.ws/urok/biology/11/01/txt/04.html

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Toute population est théoriquement capable d'une croissance illimitée en nombre, si elle n'est pas limitée par des facteurs environnementaux. Hypothétiquement, le taux de croissance de la population ne dépend que du potentiel biotique inhérent à l'espèce. Concept potentiel biotique introduit en écologie en 1928 par R. Chapman. Cet indicateur caractérise le maximum théorique de descendance d'un couple (ou d'un individu) par unité de temps, par exemple par an ou pour l'ensemble du cycle de vie.

Dans les calculs, le potentiel biotique est le plus souvent exprimé par un coefficient qui signifie l'augmentation maximale possible de la population pendant une période de temps rapportée à un individu, à la taille initiale de la population :

L'équation (5.1) peut être réécrite comme l'expression

où est la taille de la population à la fois

Ainsi, théoriquement, le taux de croissance naturelle d'une population dans un environnement non limité par aucun facteur est caractérisé par une loi exponentielle.

Il est clair que dans des conditions naturelles, la loi exponentielle de la croissance démographique n'est jamais pleinement réalisée. Le potentiel biotique est défini comme la différence entre la fécondité et la mortalité dans les populations : où est le nombre de naissances, et est le nombre d'individus tués dans la population pour la même période de temps. L'évolution générale de la taille de la population est constituée des facteurs suivants : fécondité, mortalité, compétition, introduction et éviction d'individus (migration).

La fertilité - c'est le nombre de nouveaux individus qui apparaissent dans la population par unité de temps pour un certain nombre de ses membres. Distinguer fertilité absolue et spécifique.

Fertilité absolue caractérise le nombre total d'individus apparus dans la population par unité de temps, et fertilité spécifique- l'évolution moyenne du nombre par individu sur une certaine période de temps.

Mortalité Il est également subdivisé en absolu et spécifique et caractérise le taux de diminution de la taille de la population due à la mort d'individus dus aux prédateurs, aux maladies, à la vieillesse, etc.

Dans les populations fermées où il n'y a pas de migration, le changement complet des nombres est déterminé par le rapport de la fécondité et de la mortalité. Si le taux de natalité est supérieur au taux de mortalité, alors le taux de croissance spécifique est positif, et si le taux de mortalité est supérieur au taux de natalité, alors il est négatif. Dans ce cas, la population diminue.

La fécondité, la mortalité et la dynamique de la population sont directement liées à la structure par âge de la population. Pour décrire la structure par âge, des groupes d'âge sont distingués dans la population, constitués d'organismes du même âge, et l'abondance de chacun de ces groupes est estimée. Le résultat est généralement présenté sous forme de diagramme. Le diagramme, qui ressemble à un trapèze, s'élargissant vers le bas, indique que le taux de natalité est supérieur au taux de mortalité et que la population augmente. S'il y a moins d'individus des groupes d'âge les plus jeunes que les plus âgés, alors le nombre diminuera.

Réinstallation, qui consiste en l'éviction d'individus de la population ou sa reconstitution avec de nouveaux arrivants, est un phénomène naturel basé sur l'une des caractéristiques biologiques les plus importantes de l'espèce - sa capacité de dispersion.

Dans chaque population d'une espèce particulière, certains individus la quittent régulièrement, reconstituant des territoires voisins ou peuplant de nouveaux territoires non encore occupés par l'espèce. Ce processus est souvent appelé dispersion de la population. La réinstallation entraîne l'occupation de nouveaux biotopes, l'élargissement de l'aire de répartition générale de l'espèce, son succès dans la lutte pour l'existence.

La variance des établissements sert de moyen de communication entre les populations. Elle augmente avec l'augmentation de la densité de population. Au contraire, pendant la période de dépression démographique, le flux d'envahisseurs dans la population augmente. Chez les animaux sédentaires aux instincts territoriaux bien exprimés, le comportement agressif envers les nouveaux arrivants pendant une période de faible population s'affaiblit et les envahisseurs occupent des zones libres.

Certaines populations qui occupent des zones de peu d'habitat ne peuvent souvent pas maintenir leur nombre par la reproduction et sont préservées principalement en raison de l'immigration. De telles populations de V.A. Beklemishev appelé dépendant.

Prédire la taille de la population est une tâche assez complexe qui nécessite la connaissance de nombreux facteurs. La structure par âge de la population, sa composition par sexe, la fécondité des différents groupes d'âge, l'âge reproductif de la population, les opportunités de réinstallation, etc. doivent être connues.

Les modèles mathématiques construits sur la base de ces indicateurs sont assez complexes et nécessitent l'utilisation de diverses méthodes mathématiques et informatiques pour les calculs.

Si le taux de mortalité dans les systèmes fermés est supérieur au taux de natalité, alors la diminution du nombre est également décrite par l'équation (5.4), mais avec une valeur négative. Ce processus est appelé décroissance exponentielle.

Un modèle de dynamique des populations avec des ressources limitées a été proposé en 1845 par le mathématicien français Verhulst. L'équation qui porte son nom est

L'équation de Verhulst diffère de l'équation de croissance exponentielle en ce que l'expression - est ajoutée à son côté droit. Cette expression prend en compte le nombre de rencontres d'animaux au cours desquelles ils peuvent rivaliser pour n'importe quelle ressource. La probabilité de rencontrer deux individus est proportionnelle au carré de la taille (plus précisément de la densité) de la population.

La croissance de la population de nombreux animaux est vraiment limitée précisément par la fréquence des rencontres d'individus.

L'équation (5.5) peut être réécrite comme suit

L'expression entre parenthèses représente le taux de croissance spécifique de la population. Ici, il est instable et diminue avec l'augmentation de la taille de la population. Cela reflète une concurrence accrue pour les ressources à mesure que la population augmente.

Si dans le membre de droite de l'équation (5.5) nous retirons l'expression en dehors des parenthèses et la notons par, alors nous obtenons

S'il est petit par rapport à, alors l'expression entre parenthèses est proche de l'unité, et l'équation (5.7) devient l'équation de la croissance exponentielle (5.4). Lorsqu'elle est proche de, l'expression entre parenthèses est proche de zéro, c'est-à-dire la taille de la population cesse d'augmenter. Il est donc clair que dans ce modèle il s'agit de la capacité du médium. Avec l'augmentation, le nombre devient négatif et il diminue jusqu'à une valeur égale à la capacité de l'environnement.

Le graphique de la dépendance de la taille de la population en fonction du temps, correspondant à la solution de l'équation (5.7), est une courbe en forme de S. Cette courbe est appelée courbe logistique, et la croissance du nombre correspondant à l'équation (5.7) est croissance logistique.

Il y a un point sur la courbe logistique où le taux absolu de croissance démographique est maximum. On peut montrer que le taux de croissance maximal est atteint lorsque le nombre est égal.

Cependant, les règles de la croissance logistique ne s'appliquent pas à tous les cas. Par exemple, si l'abondance des espèces à reproduction sexuée est trop faible, il y a peu de chances de rencontrer des individus de sexes différents, ce qui peut entraîner l'arrêt complet de la reproduction.

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