Démécologie

La démécologie est l'écologie des populations.

Cette branche de l'écologie étudie les mécanismes biologiques, les processus évolutifs et environnementaux qui régissent les effectifs des populations et de métapopulations d'êtres vivants d'une même espèce, leur répartition et leur abondance dans temps évolutifs courts (supérieure à la durée de vie d'un individu mais inférieure à la durée de vie d'une espèce) et dans des espaces explicités (typiquement de l'aire géographique d'une sous-population ou dème, à l'aire de répartition totale de l'espèce). Elle a pour objet de comprendre (variations passées et actuelles), mesurer (métrologie, méthodologie), analyser et prédire (statistiques et modélisation) les variations de la taille des populations et de l’occurrence de caractéristiques génétiques, phénotypiques, comportementales et culturelles au sein des populations. La démécologie consiste donc d'une part à étudier la dynamique des populations, c'est-à-dire les variations d'abondance et de composition en âges, sexes, caractéristiques biologiques, de l'espèce dans le temps et l'espace, et d'autres part, les processus écologiques et évolutifs et les dynamiques environnementales qui permettent de comprendre et de prédire l'émergence, le maintien et la disparition de traits biologiques qui régissent ces abondances en populations.

La démécologie se distingue de l'autécologie et de la synécologie par son objet d'étude et de sa spatio-temporalité particulière: respectivement les populations d'une espèce (Démécologie), les individus selon les milieux (Autécologie) et les communautés d'espèces (Synécologie). L’ingénierie appliquée associée à cette science consiste en la conservation des populations et des espèces d'intérêts pour les activités humaines (plans de protection, de conservation, de gestion des stockes, définition de quotas, etc.), le contrôle des populations (régulations des ravageurs, des épidémies, des invasifs, etc.), l'adaptation des populations d'intérêts (programmes de sélection, de transplantation, etc.) et la sélection de caractéristiques biologiques d'intérêts (domestications, programmes de sélection, plans de croisements, etc.). La démécologie regroupe sous son chapeau la dynamique des populations et une partie de l'écologie comportementale, de la génétique des populations, de l'évolution des traits d'histoire de vie, de la génétique quantitative, de la dynamique adaptative, etc.

Groupes familiaux d'éléphants, au sein d'une population régionale

Un groupe de « populations » constitue une métapopulation. Les populations d'animaux, plantes, champignons, microbes... contribuent au fonctionnement des écosystèmes, qui eux-mêmes forment des biomes et la biosphère ou symbiosphère (expression de Joël de Rosnay est le niveau planétaire d'intégration de toutes les échelles du Vivant (du gène à la somme des biomes (sans laquelle l'oxygène et donc la couche d'ozone n'existeraient pas) ; Le gène est représenté à part, car non vivant en tant que tel, mais support d'information et base du vivant. Plus on monte dans la pyramide, plus l'échelle est globale et plus le niveau de complexité mais aussi de stabilité et de résilience du système semble augmenter.

Exemples d'applications

L'étude de la dynamique des populations sert par exemple à :

• comprendre (éventuellement pour les prévoir) les variations de la biodiversité, naturelles ou non ;
• lutter contre les parasites de cultures ou les vecteurs d'agent pathogène ;
• la gestion écosystémique des ressources halieutiques ou d'espèces dites "gibier" ;
• le maintien des populations de micro-organismes utilisées en biotechnologie ;
• comprendre les phénomènes d'adaptation sélective des populations (dont de microbes par exemple, pour maitriser la fermentation, les cultures de microbes ou limiter le risque nosocomial lié à l'antibiorésistance dans une population humaine ou animale).

Effectif d'une population

Au cours du temps l'effectif des populations naturelles peut croître, rester stationnaire, fluctuer, ou bien décroître jusqu'à l'extinction. Les populations ne croissent pas indéfiniment, elles sont limitées.

Estimations de la taille d'une population

Faire un dénombrement absolu est toujours difficile, mais on peut par exemple utiliser des photos infra-rouge aériennes. Mais en général on effectue des estimations statistiques : comptages destructifs sur une petite surface, méthodes indirectes (nids, terriers, …)

la capture/recapture

Cette technique est beaucoup utilisée sur les oiseaux.

Lors de la capture on marque les individus. Sur une population totale de N individus on en capture T, ils sont relâchés une fois marqués, au moment de la recapture t individus sont déjà marqués sur les n capturés. Un simple produit en croix permet de faire une estimation de la population : N = (T x n)/t

Pour cette méthode on est obligé d'admettre que :

• un individu capturé une fois a autant de chances de se faire capturer à nouveau ;
• les individus marqués se mélangent de façon homogène aux autres ;
• le taux de mortalité des individus marqués n'est pas différent des autres ;
• la population est stable entre les deux captures.

La densité

Avec une bonne estimation de la taille de la population, on est en mesure de calculer des densités.

Densité brute

La densité brute est le rapport de l'effectif total de la population ou de sa biomasse sur la surface totale du biotope considéré.

Densité écologique

La densité écologique est le rapport de l'effectif total de la population ou de sa biomasse sur la surface de l'habitat réellement disponible pour l'espèce considérée.

Distribution (ou répartition) spatiale

La distribution spatiale est fonction du milieu et du comportement des espèces.

• Métapopulation, Fragmentation écopaysagère

Différence entre "aire de répartition" et "répartition spatiale d'une population"

• Aire de répartition : Zone délimitant la répartition géographique d'une espèce vivante ou de tout autre unité taxonomique qui inclut la totalité de ses populations. L'aire d'une espèce peut-être continue ou au contraire disjointe. (Domaine de la Biogéographie et de la Phytogéographie)

• Répartition spatiale d'une population : Modalité de répartition à l'intérieur d'un biotope des individus constituant une population d'une espèce déterminée. (Domaine de la Dynamique des populations)

Grands types de répartitions spatiales possibles des individus d'une population

Sur une surface donnée, les individus peuvent être répartis de différentes façons :

• uniforme : forte compétitivité intraspécifique provoquant un espacement + ou - régulier des individus.

exemple : un peuplement d'arbre dans une forêt tropicale ;

• contagieuse : C'est celle qu'on retrouve le plus souvent. Les mécanismes de reproduction entraînent un rapprochement des couples puis un éloignement après la reproduction, des autres couples donnant l'aspect d'une répartition en agrégats.

exemple : la répartition du loup dans une forêt ;

• aléatoire : Assez rare dans la nature car il faut qu'il n'y ait pas de facteurs limitants.

exemple : Le début de l'invasion d'adventices dans un champ de blé.

Particularités écologiques des espèces

• Acidiphile : équivalent de calcifuge ; espèce confinée aux substrats siliceux et acides.

• Calcifuge : espèce végétale dite acidophile ou silicicole qui évite de ce fait les terrains calcaires.
• Calciphile ou calcicole : espèce végétale inféodée aux sols neutres ou basiques donc riches en calcaire (hêtre, la plupart des orchidées…)

• Dystrophe : état d'un milieu dulçaquicole caractérisé par un apport excessif d'éléments minéraux nutritifs dû à diverse causes de pollution qui provoquent une eutrophisation accélérée des eaux.

• Euryèce : désigne les êtres vivants présentant une niche écologique très étendue et donc capables de s'adapter à des changements de grandes amplitudes des facteurs biotiques ou abiotiques du milieu.

• Euryhalin : êtres vivants présentant un intervalle de tolérance élevé pour le degré de salinité des eaux.

• Euryoxybionte : organisme aquatique possédant un grand intervalle de tolérance relatif à la concentration en oxygène dissous.

• Eurytherme : êtres vivants présentant un intervalle de tolérance élevé aux variations de température.

• Eutrophe : désigne l'état d'un milieu aquatique dans lequel il existe une concentration élevée d'éléments minéraux nutritifs, ce qui entraîne une importante production primaire (ex lac de Grand-lieu).

• Héliophile : du grec Helios (dieu du soleil), se dit d'un végétal qui exige un fort ensoleillement pour se développer normalement. Ce sont principalement les plantes en C4 comme le maïs, à l'opposé des espèces sciaphiles.

• Hélophile : désigne une espèce inféodée à des biotopes marécageux.

• Hydromorphe : se dit d'un sol subissant un engorgement hydrique temporaire et présentant une couche imperméable à faible profondeur, colorée par des oxydes de fer.

• Hydrophile : désigne les espèces vivantes propres aux habitats humides et/ou aquatiques. Désigne aussi une espèce chimique qui se dissout facilement dans l'eau.

• Hydrophobe : termes qualifiant les substances insolubles dans l'eau.

• Hygrophile : adjectif qualifiant une plante qui a des besoins en eau élevés tout au long de son cycle de développement. (Filipendula ulmaria par ex).

• Mésotrophe : désigne un milieu aquatique dans lequel la teneur en éléments minéraux nutritifs est moyenne.

• Oligotrophe : désigne un milieu aquatique pauvre en éléments minéraux nutritifs.

• Ombrophile : désigne des espèces ou des communautés qui exigent de fortes précipitations, régulièrement réparties au cours du cycle annuel, pour se développer. Tel est le cas des végétaux des forêts pluvieuses tropicales et équatoriales.

• Philopatrie : qui sont liés à leu site de naissance.

• Psammophile : qui sont liés au sable.

• Sciaphile: qui tolère un ombrage important (plantules de hêtre par exemple).

• Sténoèce : désigne les êtres vivants présentant une niche écologique étroite et présentant une faible capacité d'adaptation lors de variations de facteurs écologiques propres à leur habitat.

• Sténohalin : êtres vivants présentant un intervalle de tolérance faible pour le degré de salinité des eaux.

• Sténooxybionte : organisme aquatique possédant un faible intervalle de tolérance relatif à la concentration en oxygène dissous.

• Sténotherme : êtres vivants présentant un intervalle de tolérance faible aux variations de température.

• Thérophyte: Se dit d'une plante qui passe l'hiver sous forme de graine.

• Thermophile: Se dit d'une plante dont le développement est optimal dans les milieux les plus chauds d'une région (Crucianella angustifolia est thermophile en Auvergne par ex).

• Xérique: Milieu caractérisé par une aridité persistante. Végétation adaptée à la sécheresse (Tamaris par exemple).

• Xérophile: Se dit d'une espèce pouvant s'accommoder de milieux secs (Artemisia campestris par exemple).

Structure de l'âge

On étudie l'âge de la population. Pour les arbres on parle de dendrochronologie, mais pour les animaux, on peut suivre les dents, les cornes la taille des coquilles, ... Les démographes utilisent des pyramides des âges.

Connaître la structure de l'âge permet aussi d'élaborer des tables et des courbes de survie.

Répartition par sexe

Le sex ratio est le rapport entre le nombre de mâles et le nombre de femelles. Il est en général égal à 1. Mais chez certaines espèces il dépend de la température. Voir aussi conflit sexuel.

Dynamique des populations

La dynamique des populations s’intéresse au développement numérique de toutes les populations d’êtres vivants, et plus particulièrement de celles des animaux sexués ...

Voir aussi

Articles connexes

• Population
• Reproduction (biologie)
• Niveau trophique
• Type trophique
• Autécologie
• Métapopulation
• Piège écologique

Liens externes

• (fr)

Bibliographie

• Maxime Metzmacher et Dries van Nieuwenhuyse, « Dynamique de population de la Pie-grièche écorcheur (Lanius collurio) dans le sud-est de la Belgique : modélisation de l’influence du climat », Revue d'Écologie (La Terre et la Vie), vol. 67,‎ 2012 (lire en ligne)