Les populations et les communautés Les populations : la taille

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1 Chapitre 9 Les populations et les communautés Les populations : la taille PAGES 292 À 296 En théorie 1. a) Nommez les quatre facteurs qui permettent d expliquer les variations de la taille d une population. La natalité, la mortalité, l immigration et l émigration. b) Quand ces facteurs indiquent-ils que la taille d une population est restée stable? Lorsque la natalité et l immigration sont égales à la mortalité et à l émigration. 2. Plusieurs méthodes permettent de mesurer la taille d une population. a) Lorsque c est possible, les scientifiques utilisent la méthode de comptage des individus. Décrivez cette méthode. Cette méthode consiste à compter tous les individus qui se trouvent à l intérieur de l espace occupé par une population. b) Les scientifiques ont également recours à une méthode qui utilise des parcelles de terrains. Décrivez cette méthode, puis indiquez la formule mathématique qui représente cette méthode. Cette méthode consiste à compter les individus se trouvant dans des parcelles délimitées au hasard, puis à estimer, par un calcul, la taille totale de la population. Taille de la population = Nombre moyen d individus par parcelle Aire totale du terrain Aire d une parcelle 3. Quelle est la formule mathématique qui permet de calculer la taille d une population selon la méthode de capture-recapture? Taille de la population = Nombre d animaux marqués Nombre total d animaux capturés la deuxième fois Nombre d animaux marqués et recapturés Chapitre 9 205

2 En pratique 4. Associez chacun des énoncés à un changement (diminution ou augmentation) de la taille d une population au Québec. Expliquez votre réponse à l aide des facteurs qui influent sur la taille d une population. a) La population d ours noirs du Québec connaît un boom de 50 naissances. À la même époque, plus de 60 ours noirs franchissent la frontière vers l Ontario. La population d ours noirs diminue, car l émigration est plus importante que le nombre de naissances. b) Plusieurs moineaux de la ville de Québec meurent à cause de la sécheresse, alors que d autres s envolent vers les Maritimes. La mortalité et l émigration font diminuer la taille de la population de moineaux. c) Des milliers de monarques s envolent vers le Mexique à la fin de l été. Plusieurs périssent en route. Pourtant, un nombre similaire de monarques sont de retour au printemps. La population de monarques reste stable : l émigration et l immigration sont équivalentes. 5. Quelle méthode de mesure serait la plus appropriée pour compter les populations suivantes? a) La population de fourmis dans la cour de l école. Utilisation de parcelles de terrain, à l aide de quadrats, car les fourmis ne se déplacent pas trop rapidement. b) Le nombre d érables dans un parc. Comptage des individus. c) La population d écureuils dans ce même parc. Méthode de capture-recapture, car les écureuils se déplacent trop rapidement pour qu ils puissent être comptés à l œil. 6. Quelle est la taille des populations suivantes? Laissez des traces de vos calculs. a) Il y a en moyenne 7 pissenlits par m 2 dans le cimetière du quartier ; le terrain du cimetière fait 5000 m 2. 7 pissenlits 5000 m pissenlits 1 m 2 b) Dans le parc national des Grands-Jardins, dans la région de Charlevoix, les scientifiques ont capturé et marqué 25 caribous. L année suivante, lors d une seconde capture, ils en ont pris 39, parmi lesquels 15 portaient un collier de marquage. 25 caribous 39 caribous 65 caribous 15 caribous 206 Cahier d activités ST-STE

3 Les populations : la densité et les cycles biologiques En théorie PAGES 297 À a) Qu est-ce que la densité d une population? La densité d une population correspond au nombre d individus par unité d aire ou par unité de volume. b) Notez la formule qui permet de calculer la densité d une population. Densité de la population = Nombre d individus Espace (aire ou volume) occupé 2. a) Qu est-ce que la distribution d une population? La façon dont sont répartis les individus à l intérieur de l espace occupé par la population. b) Les trois figures présentées ci-dessous illustrent les principaux modes de distribution d une population. Indiquez le mode de distribution qui est représenté, puis expliquez vos réponses. A. Il s agit de la distribution uniforme, car les individus sont répartis également dans le territoire qu ils occupent. B. C. Il s agit de la distribution aléatoire, car les individus sont répartis au hasard et de façon imprévisible dans le territoire qu ils occupent. Il s agit de la distribution en agrégats, car les individus forment des groupes au sein du territoire qu ils occupent. Chapitre 9 207

4 3. a) Que suis-je? Facteur abiotique Facteur écologique Facteur biotique Facteur limitant A. Je suis un élément du milieu qui peut avoir un effet sur les êtres vivants, qui y habitent. Facteur écologique. B. Je suis un facteur écologique qui est lié aux actions des êtres vivants, comme la prédation. Facteur biotique. C. Je suis un facteur écologique qui a pour effet de réduire la densité d une population. Facteur limitant. D. Je suis un facteur écologique dont l origine est physique ou chimique, comme le ph de l eau. Facteur abiotique. b) Classez les facteurs écologiques suivants selon qu ils sont abiotiques ou biotiques. Activités humaines Compétition Épaisseur de la neige Humidité de l air Maladies Natalité Quantité de lumière Quantité de nourriture Relief du sol Température Facteurs abiotiques ph du sol ou de l eau Prédation Facteurs biotiques Humidité de l air Compétition Épaisseur de la neige Maladies Quantité de lumière Relief du sol Température Natalité Activités humaines Quantité de nourriture 4. Certaines espèces connaissent des périodes d augmentation, puis de diminution de la taille de leur population. Ces périodes d une durée fixe se répètent continuellement. À quoi correspondent ces périodes? Elles correspondent au cycle biologique d une population. 208 Cahier d activités ST-STE

5 En pratique 5. Calculez la densité des populations suivantes. Laissez des traces de vos calculs. a) Dans un étang de litres, on a recensé 5000 achigans à petite bouche. On cherche la densité d achigans à petite bouche par litre d eau ,0625 poisson par litre d eau b) Dans un parc africain de km 2, on dénombre girafes. On cherche la densité de girafes au km ,5 girafe par km c) Dans un parc urbain de 24 hectares, on a recensé 4008 arbres. On cherche la densité d arbres par hectare arbres par hectare Les mots soulignés dans les phrases ci-dessous correspondent à des facteurs écologiques. Indiquez si ces facteurs sont de type biotique ou abiotique, puis précisez s ils sont limitants. Situations Facteur biotique Facteur abiotique Facteur limitant Dans un jardin communautaire, les tomates ne reçoivent pas assez de soleil et elles ne mûrissent pas. La population de moustiques a augmenté cette année, au grand bonheur des araignées qui les capturent dans leurs toiles. Il est tellement tombé de neige cet hiver que les caribous ont de la difficulté à creuser l épaisse couche neigeuse pour trouver de la mousse ou une autre verdure à brouter. Dans le golfe du Saint-Laurent, les phoques sont plus nombreux et les bancs de morues diminuent. Plusieurs récifs de coraux sont détruits par le ph trop acide des eaux océaniques. La densité de la population d orignaux est plus grande dans les régions situées au sud du Saint-Laurent, car les loups y sont moins nombreux. Chapitre 9 209

6 7. Nommez le mode de distribution de la population de chacune des espèces suivantes. a) Le lynx du Canada est un animal solitaire qu on retrouve partout au Canada et dans les États du nord des États-Unis. Selon les saisons ou la disponibilité de la nourriture, il peut être plus ou moins présent dans certaines régions, ou se déplacer exceptionnellement en petit groupe. La distribution aléatoire. b) Le hareng est une espèce de poisson présente dans presque toutes les mers du globe. Un banc de harengs peut comporter plusieurs millions d individus. La distribution en agrégats (ou contagieuse). c) À la fin du mois de mars, les fous de Bassan viennent nicher dans le golfe du Saint-Laurent. Pour respecter le territoire de chaque individu, les fous de Bassan espacent leurs nids de façon régulière. La distribution uniforme. Un banc de harengs. 8. Observez attentivement ce graphique. Les énoncés qui suivent correspondent aux différentes périodes des cycles biologiques du lichen et du caribou. Précisez à quel énoncé correspond chacune des périodes numérotées dans le graphique. LES CYCLES BIOLOGIQUES DU LICHEN ET DU CARIBOU 4 Taille de la population Temps A. Lorsque les conditions climatiques sont idéales, le lichen pousse en abondance sur les terres arctiques. Le caribou peut facilement s alimenter et se reproduire. B. Le nombre de caribous est tel que le lichen n a pas assez de temps pour se régénérer. La population de lichen commence à diminuer. C. Éventuellement, comme il y a moins de caribous, le lichen peut mieux pousser et s étendre. La quantité de lichen augmente et le cycle reprend. D. Le troupeau de caribous, bien nourri, se met à grossir. Les individus broutent de plus en plus de lichen. E. Quand il n y a pas assez de lichen pour les nourrir, les caribous ont plus de difficulté à survivre et à se reproduire. Leur population se met à décliner Cahier d activités ST-STE

7 Les communautés : la biodiversité PAGES 303 À 309 En théorie 1. a) Que suis-je? Abondance relative Biodiversité Communauté Richesse spécifique A. Je suis un ensemble de populations d espèces différentes habitant le même milieu de vie. B. Je suis le nombre d individus d une espèce par rapport au nombre total d individus de la communauté. C. Je corresponds à la variété d espèces que comporte une communauté. D. Je suis le nombre d espèces qu une communauté contient. Communauté. Abondance relative. Biodiversité. Richesse spécifique. b) Complétez la phrase suivante à l aide de la liste donnée en a). La biodiversité d une communauté est élevée lorsque la richesse spécifique (le nombre d espèces) est élevée et que l abondance relative des différentes espèces est similaire. 2. À quelle forme de relation correspond chacune des définitions suivantes? Commensalisme Compétition Mutualisme Prédation a) Relation qui s établit entre des êtres vivants qui luttent pour une ressource du milieu. Compétition. b) Relation qui unit deux êtres vivants et qui permet à chacun d en retirer des bénéfices. c) Relation qui unit deux êtres vivants, au cours de laquelle un être vivant se nourrit d un autre être vivant. d) Relation qui unit deux êtres vivants, par laquelle l un est avantagé, tandis que l autre n est ni avantagé ni désavantagé. Mutualisme. Prédation. Commensalisme. 3. a) Quelle différence y a-t-il entre une relation de compétition intraspécifique et une relation de compétition interspécifique? La compétition intraspécifique s opère entre des individus de la même espèce, alors que la compétition interspécifique s opère entre des individus d espèces différentes. Chapitre 9 211

8 b) Donnez un exemple de chacune de ces formes de compétition. Compétition intraspécifique: Exemples de réponses. Des cactus d une même espèce qui sont en compétition pour l eau disponible dans le sol ; des cerfs de Virginie qui sont en compétition pour la nourriture disponible en hiver. Compétition interspécifique: Exemples de réponses. Des lynx ou des renards qui sont en compétition pour des lièvres ; des espèces différentes d arbres qui sont en compétition pour l énergie solaire dans la forêt tropicale. 4. Donnez un exemple qui permet d illustrer les relations de prédation suivantes. Vous devez indiquer entre parenthèses le rôle (prédateur, proie, parasite ou hôte) des espèces animales ou végétales qui figurent dans chacun de vos exemples. a) La relation «prédateur-proie». Exemples de réponses. Un cerf (prédateur) qui mange le feuillage d un arbuste (proie); une lionne (prédateur) qui mange un koudou (proie). b) La relation «parasite-hôte». Exemples de réponses. Une chenille (parasite) qui mange le feuillage d un arbre (hôte); des puces (parasites) qui infestent un chien (hôte). 5. Donnez un exemple qui permet d illustrer une relation de commensalisme, en indiquant entre parenthèses le rôle (commensal ou hôte) des espèces animales ou végétales qui figurent dans votre exemple. Exemples de réponses. Des moineaux (commensaux) nourris par une personne (hôte) ; un merle (commensal) qui fait son nid dans un arbre (hôte). En pratique 6. Quelle est l abondance relative (en pourcentage) des espèces (mots soulignés) dont il est question? a) Dans une forêt, on compte 5000 arbres, dont 450 sapins. 450/5000 0,09, soit 9 % b) Dans un champ, on dénombre 150 petits mammifères, dont 50 marmottes. 50/150 0,33, soit 33,33 % 7. Dans chaque cas, précisez quel milieu (A ou B) a la plus grande biodiversité. Expliquez votre réponse. a) La richesse spécifique du parc A est plus élevée que la richesse spécifique du parc B. Le parc A, car il abrite plus d espèces. 212 Cahier d activités ST-STE

9 b) L étang A abrite des truites, des perches et des algues vertes. Les algues correspondent à 80 % du plan d eau, alors que les truites et les perches en représentent chacun 10 %. Dans l étang B, il y a également des truites, des perches et des algues vertes. Cependant, l abondance relative de chacune de ces espèces est similaire. L étang B, car même s il y a le même nombre d espèces que dans l étang A, leur abondance relative est similaire. c) La forêt A comporte des érables, des bouleaux et des sapins. La forêt B est constituée uniquement de sapins. On trouve le même nombre d arbres dans les deux forêts. La forêt A, car on y trouve plus d espèces. 8. Vrai ou faux? a) Pour qu il y ait compétition, la ressource du milieu doit être en quantité limitée. b) Les poissons sont en compétition pour l eau du lac. c) Les plantes sont en compétition pour les éléments nutritifs du sol. d) Pour qu il y ait prédation, il faut nécessairement qu il y ait mort d un organisme. e) Le parasite ne cause pas de tort à son hôte. f) Le mutualisme caractérise les abeilles qui butinent les fleurs. g) Un être humain qui donne des graines aux oiseaux entretient avec lui une relation de commensalisme. Vrai. Faux. Vrai. Faux. Faux. Vrai. Vrai. 9. Complétez le tableau à l aide des signes (augmentation de la densité de population), (diminution de la densité de population) ou «ø» (aucun effet) pour indiquer l effet de chacune des relations suivantes sur la densité des populations A et B. Compétition Prédation (A : prédateur ou parasite ; B : proie ou hôte) Effet sur la population A Effet sur la population B Mutualisme Commensalisme (A : commensal ; B : hôte) ø Chapitre 9 213

10 DÉFI DÉFI Un animal en danger En tant que biologiste spécialiste de la forêt tropicale, vous devez étudier la communauté représentée sur cette image. Servez-vous des connaissances que vous avez acquises au cours du chapitre 9 pour répondre aux questions suivantes. 1. Parmi les trois méthodes les plus utilisées pour mesurer la taille des différentes populations, laquelle ou lesquelles conviendraient le mieux dans ce cas? Expliquez votre réponse. 2. La biodiversité de cette communauté vous semble-t-elle élevée ou faible? Expliquez votre réponse. 3. Une des espèces de cette communauté est menacée de disparition. Sur l image, on compte un seul individu de cette espèce. Trouvez-le et encerclez-le. 214 Cahier d activités ST-STE

11 1. L utilisation de photos aériennes ne convient pas, parce que la végétation est très dense et que les différentes espèces seraient difficiles à distinguer les unes des autres sur une image. L utilisation de parcelles de terrain conviendrait bien au recensement des végétaux et des petits animaux qui ne fuient pas les humains, comme les insectes, les araignées, etc. Pour les animaux plus gros et pour ceux qui fuient les humains, comme les serpents et les oiseaux, la méthode de capture-recapture est la plus appropriée. 2. Exemple de réponse. Je dirais que la biodiversité est élevée, car cette communauté semble abriter un grand nombre d espèces et qu il semble y avoir plusieurs individus de chaque espèce. DÉFI Réponse à la question 3. Chapitre 9 215

12 BILAN Nom: Groupe: Date: 1. Que suis-je? Bilan du chapitre 9 a) Je corresponds à l arrivée d individus venant d autres régions au sein d une population. b) Je suis une zone rectangulaire délimitée par des cordes qui permet de former des parcelles de terrain. c) Je corresponds à la naissance d individus à l intérieur d une population. Émigration Immigration Mortalité Natalité Population Quadrat Immigration. Quadrat. Natalité. d) Je suis un ensemble d individus d une même espèce vivant dans un espace commun à un moment déterminé. e) Je corresponds au départ d individus vers d autres régions. f) Je corresponds au décès d individus à l intérieur d une population. Population. Émigration. Mortalité. 2. À quel élément de la liste suivante correspond chacun des énoncés? Taille d une population Densité Cycle biologique a) Le 7 janvier 2009, il y avait 50 chevreuils dans une forêt des Appalaches. Taille d une population. b) Il y avait une meute de loups en janvier 2009 au nord du Québec. La louve a eu plusieurs petits de bonne taille au printemps car elle a pu se nourrir de chevreuils tout l hiver. Cycle biologique. c) On comptait 1,2 chevreuil par km 2 en mai 2009 dans une forêt près de Sutton. Densité d une population. 3. Quatre facteurs permettent d expliquer la variation de la taille d une population: la natalité, la mortalité, l immigration et l émigration. a) Quand ces facteurs indiquent-ils que la taille d une population a augmenté? Lorsque la natalité et l immigration sont supérieures à la mortalité et à l immigration. 216 Cahier d activités ST-STE

13 b) Quand ces facteurs indiquent-ils que la taille d une population a diminué? Lorsque la natalité et l immigration sont inférieures à la mortalité et à l émigration. 4. Lisez le texte suivant et répondez ensuite aux questions. Le parc national d Addo, en Afrique du Sud, a été créé en 1931 pour préserver les derniers survivants des grands troupeaux d éléphants de la région, chassés par les fermiers las de voir leurs cultures ravagées par ces animaux. Récemment, à l aide de photographies aériennes, les scientifiques ont recensé 300 éléphants dans ce parc de 120 km 2. a) Quelle est la taille de la population d éléphants du parc national d Addo? 300 éléphants. BILAN b) Quelle méthode les scientifiques ont-ils utilisée pour recenser le nombre d éléphants? Le comptage des individus. c) Pourquoi les scientifiques ont-ils choisi cette méthode de mesure? Parce que c est une population de grands animaux vivant dans un habitat ouvert. d) Quelle est la densité de la population d éléphants dans le parc? 300 2,5 éléphants par km e) Quel serait le résultat sur la taille de la population d éléphants si le troupeau perdait 4 éléphants adultes, morts de vieillesse, s enrichissait de 10 éléphanteaux et que le parc accueillait 15 nouveaux individus en provenance d une autre réserve? La population d éléphants augmenterait. f) Les éléphants du parc se promènent en groupe. Quel est le mode de distribution des éléphants? La distribution en agrégats. Chapitre 9 217

14 BILAN g) Les éléphants partagent le parc avec des buffles et des antilopes notamment. En période de sécheresse, l eau est beaucoup moins abondante et les animaux se disputent les points d eau. Quel type de relation entretiennent ces trois espèces face à l eau? La compétition (interspécifique). h) Dans le contexte de l énoncé précédent, quel type de relation entretiennent les éléphants entre eux face à l eau? La compétition (intraspécifique). i) En période de sécheresse, l eau correspond à un facteur écologique particulier. Quel est-il? Un facteur écologique limitant. j) L eau représente-t-elle un facteur biotique ou abiotique? Pourquoi? L eau est un facteur abiotique, car il s agit d un élément physique du milieu. k) Nommez des facteurs biotiques et abiotiques qui pourraient avoir un effet sur la population d éléphants. Exemples de réponses. Facteurs abiotiques Facteurs biotiques Le relief du sol. La température. Un feu de brousse. Une tempête de sable. La compétition. Les maladies. La natalité. La quantité de nourriture. l) Le parc d Addo sert de refuge à des éléphants, des buffles, des antilopes et des oiseaux. Si le parc d Addo abritait 30% d éléphants, 30% de buffles, 20% d antilopes et 20% d oiseaux, et que le parc voisin abritait 60% de girafes, 30% d éléphants et 10% d oiseaux, lequel des deux parcs aurait la plus grande biodiversité relativement à ces espèces? Expliquez votre réponse. Le parc d Addo aurait une diversité plus grande, car il compterait un plus grand nombre d espèces (leur abondance relative serait semblable à celle des animaux du deuxième parc). 5. Les coccinelles se reproduisent en grand nombre au printemps. Sachant que ces insectes se nourrissent de pucerons, qu arrivera-t-il aux deux populations? Commentez le cycle biologique des populations de coccinelles et de pucerons. La population de pucerons diminuera sous la prédation des coccinelles. Quand il y aura moins de pucerons, les coccinelles auront de la difficulté à se nourrir et leur population commencera alors à diminuer. Les pucerons profiteront de la baisse du nombre de coccinelles pour se reproduire et augmenter leur population. Puis, le cycle recommencera. 218 Cahier d activités ST-STE