Population en biologie

La population humaine mondiale actuelle se compose d'environ 8 milliards de personnes, tandis qu'il n'y avait que 4,6 milliards de personnes sur Terre il y a tout juste 20 ans. Mais qu'est-ce qu'une population, exactement ? La population est un domaine de la biologie qui se concentre sur l'étude des populations d'organismes vivants. Cela peut inclure des études sur les populations d'une seule espèce, ainsi que sur les interactions entre différentes espèces dans un écosystème donné. 

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    La compréhension de la population sous l'angle de la biologie est importante, car elle peut aider à expliquer comment les espèces évoluent et comment elles interagissent avec leur environnement. Ce résumé de cours examine en détail les différents aspects de la population en biologie, y compris la théorie de Darwin, l'écologie, l'écosystème, l'espèce, la génétique des populations et la panmixie.

    Darwin et la théorie de l'évolution

    Charles Darwin est largement considéré comme l'un des pionniers de la biologie de la population. Sa théorie de l'évolution par sélection naturelle est l'un des fondements de la biologie moderne. Darwin a soutenu que les espèces évoluent au fil du temps en raison de la sélection naturelle, qui est un processus par lequel les individus les plus adaptés à leur environnement sont plus susceptibles de survivre et de se reproduire. Les caractéristiques génétiques qui les rendent plus aptes à survivre sont alors transmises à leur descendance, ce qui peut conduire à des changements dans la population au fil du temps.

    Parlons des pinsons de l'archipel de Galápagos, décrit par Charles Darwin lui-même dans son livre L'Origine des espèces. Les pinsons de l'archipel de Galápagos provenaient tous d'une même espèce de pinsons, mais à mesure qu'ils ont colonisé les différentes îles, ils ont évolué pour s'adapter aux conditions différentes sur chaque île. Par exemple, sur certaines îles, les arbres étaient plus petits et les graines plus petites, de sorte que les pinsons avec des becs plus courts et plus minces étaient mieux adaptés à la disponibilité de la nourriture.

    En conséquence, les pinsons avec des becs plus courts et plus minces ont été plus susceptibles de survivre et de se reproduire, transmettant ainsi leurs caractéristiques génétiques à leurs descendants. Les pinsons avec des becs plus longs et plus larges étaient moins adaptés à la disponibilité de la nourriture sur ces îles, de sorte qu'ils étaient moins susceptibles de survivre et de se reproduire. Au fil du temps, cela a entraîné une divergence génétique entre les populations de pinsons sur différentes îles, conduisant à la formation de nouvelles espèces.

    Ce phénomène est un exemple de sélection naturelle, où les variations génétiques innées influencent la capacité d'un individu à survivre et à se reproduire dans son environnement, conduisant à la divergence évolutive des populations.

    Qu'est-ce qu'une population ?

    Deux groupes d'espèces différentes qui vivent dans la même zone ne peuvent pas être considérés comme une seule population ; parce qu'il s'agit d'espèces différentes, ils doivent être considérés comme deux populations distinctes. De même, deux groupes de la même espèce qui vivent dans des zones différentes sont considérés comme deux populations distinctes.

    Une population est un groupe d'individus de la même espèce qui occupent un espace particulier à un moment donné, dont les membres peuvent potentiellement se reproduire et produire une descendance fertile.

    Les populations peuvent être très petites ou très grandes, selon l'organisme. De nombreuses espèces menacées d'extinction ont aujourd'hui de très petites populations dans le monde, alors que la population humaine mondiale compte aujourd'hui environ 8 milliards d'individus. Les insectes, bactéries et autres micro-organismes comptent généralement aussi des populations très importantes.

    L'écologie en biologie

    L'écologie est une branche de la biologie qui se concentre sur l'étude des relations entre les organismes vivants et leur environnement. Les écologistes examinent comment les populations d'organismes interagissent les unes avec les autres et comment elles sont influencées par les facteurs environnementaux, tels que la disponibilité de la nourriture, la qualité de l'air et de l'eau, et les conditions climatiques. Les écologistes peuvent également étudier les populations d'une espèce donnée pour comprendre comment elles sont influencées par leur environnement, ainsi que les relations entre différentes espèces dans un écosystème donné. Voyons donc ce que sont un écosystème et une espèce en biologie.

    Écosystème

    Un écosystème est un système formé par l'interaction entre les organismes vivants et leur environnement physique. Cela peut inclure les relations entre les différentes espèces d'organismes vivants, ainsi que les interactions entre les organismes vivants et les facteurs environnementaux, tels que la lumière, l'eau, la température, le sol et les nutriments.

    Les écosystèmes sont souvent considérés comme des unités complexes et dynamiques, où les populations d'organismes sont en constante évolution en réponse à leur environnement. Les perturbations environnementales, telles que les changements climatiques ou la déforestation, peuvent avoir un impact considérable sur les populations d'organismes et les écosystèmes, ainsi que sur les relations complexes qui existent entre les différentes espèces.

    La forêt tropicale pluviale est un écosystème riche en biodiversité, abritant un grand nombre d'espèces d'organismes vivants, y compris des arbres, des lianes, des oiseaux, des singes et de nombreux autres animaux.

    Cet écosystème montre la complexité des interactions entre les différentes espèces d'organismes vivants, ainsi que les relations importantes qui existent entre les organismes vivants et leur environnement. Les perturbations environnementales telles que la déforestation ont un impact considérable sur la forêt tropicale pluviale et peuvent causer une réduction importante de la biodiversité.

    Variation de la taille de la population

    La taille d'une population peut fluctuer de manière significative en raison de nombreux facteurs abiotiques et biotiques, mais aussi par la compétition et la prédation.

    Les facteurs abiotiques incluent la lumière, la température, l'eau et l'humidité, le pH et la capacité de charge de l'écosystème. Les facteurs biotiques incluent la natalité, l'immigration, la mortalité, l'émigration, la compétition et la prédation.

    La capacité de charge de l'écosystème est la quantité maximale de population que l'écosystème peut soutenir.

    La compétition peut se produire au sein d'une même espèce (compétition intraspécifique) ou entre des espèces différentes (compétition interspécifique). Dans le cas de la compétition intraspécifique, les individus concourent pour les mêmes ressources ; cela signifie que les compétiteurs les plus forts et les efficaces ont plus de chances de survivre. La compétition interspécifique implique la concurrence pour des ressources entre des espèces différentes.

    La prédation est une relation entre un prédateur et sa proie, où la proie est mangée par le prédateur. Cette relation peut faire fluctuer la population des deux. Si la population de proies diminue celle des prédateurs augmente et inversement.

    Qu'est-ce qu'une espèce ?

    Une espèce est un groupe d'organismes vivants qui peuvent se reproduire entre eux et produire des descendants viables.

    Les espèces sont souvent définies par leurs caractéristiques morphologiques, comportementales et génétiques, ainsi que par leur capacité à interagir avec d'autres espèces dans un écosystème donné. Les espèces peuvent évoluer au fil du temps en réponse à des facteurs environnementaux et à des perturbations, telles que les changements climatiques, la déforestation ou l'introduction de nouvelles espèces dans un écosystème. Les relations entre les espèces peuvent également influencer leur évolution, telles que les relations prédateur-proie ou la compétition pour des ressources limitées.

    La viabilité reproductive

    La plupart du temps, les membres d'espèces différentes ne peuvent pas produire de descendance viable. Les membres d'espèces étroitement apparentées peuvent parfois produire une progéniture ensemble ; cependant, cette progéniture est stérile (ne peut pas se reproduire). Cela est dû au fait que les différentes espèces ont un nombre différent de chromosomes diploïdes, et que les organismes doivent avoir un nombre pair de chromosomes pour être viables.

    Les mules, par exemple, sont la progéniture stérile d'un âne mâle et d'un cheval femelle. Les ânes ont 62 chromosomes, tandis que les chevaux en ont 64 ; ainsi, le sperme d'un âne aurait 31 chromosomes, et l'ovule d'un cheval en aurait 32. Additionnés, cela signifie que les mules ont 63 chromosomes. Ce nombre ne se divise pas de manière égale au cours de la méiose chez la mule, ce qui rend son succès reproductif peu probable.

    Cependant, il existe certains cas où les croisements interespèces produisent une progéniture fertile. Par exemple, les ligres sont la progéniture de lions mâles et de tigres femelles. Les deux parents sont des félidés relativement proches, et tous deux ont 38 chromosomes. Il y a effectivement des cas connus de reproduction entre des ligres et d'autres félidés !

    Population en biologie Dessin illustratif de la différence entre espèce et population StudySmarterFig. 1 - Dessin illustratif de la différence entre espèce et population

    Génétique des populations

    La génétique des populations est une branche de la génétique qui se concentre sur l'étude de la variabilité génétique au sein d'une population d'organismes. Les généticiens des populations examinent comment les gènes se transmettent de génération en génération et comment les variations génétiques peuvent influencer les caractéristiques de la population.

    La génétique des populations peut aider à comprendre comment les populations d'organismes évoluent au fil du temps en réponse à leur environnement et aux facteurs génétiques. Les généticiens des populations peuvent également étudier les relations entre les différentes populations d'une même espèce, ainsi que les relations entre les espèces différentes dans un écosystème donné.

    En génétique des populations, nous évaluons principalement la variation génétique en déterminant la fréquence des gènes et des allèles au sein des populations et si celle-ci évolue dans le temps et/ou l'espace. La proportion d'un génotype spécifique au sein d'une population est appelée sa fréquence génotypique. En revanche, la proportion d'un phénotype spécifique au sein d'une population est appelée sa fréquence phénotypique. La fréquence des allèles est la proportion d'un allèle spécifique au sein d'une population.

    Le domaine de la génétique des populations représente une extension des principes d'hérédité de Gregor Mendel, intégrés à la théorie de l'évolution par sélection naturelle de Darwin. Passons d'abord rapidement en revue les principaux termes de la génétique mendélienne que nous utiliserons en génétique des populations :

    • La couleur des yeux chez l'homme est déterminée par les gènes hérités de nos parents. Un gène a un emplacement spécifique sur un chromosome, appelé locus (pluriel de loci). Le gène de la couleur des yeux possède différentes variantes ou allèles, qui déterminent les différentes couleurs comme le brun, le bleu, le vert, etc. La couleur brune des yeux est dominante par rapport aux autres couleurs. Lorsqu'une personne possède un allèle pour la couleur brune et un autre pour la couleur bleue, ses yeux seront bruns, car il s'agit de l'allèle dominant (l'allèle bleu serait récessif). Ainsi, son génotype sera constitué de deux allèles différents (génotype hétérozygote), mais son phénotype sera des yeux bruns.

    Population en biologie Couleur des yeux StudySmarterFig. 1 - Le phénotype de la couleur des yeux est déterminé par des allèles spécifiques. Une personne possédant au moins une copie de l'allèle dominant a les yeux marron

    Lorsqu'il y a dominance complète d'un allèle sur l'autre, les génotypes homozygotes dominants (AA) et hétérozygotes (Aa) ont le même phénotype dominant (yeux bruns). Seul l'homozygote récessif (aa) exprime le phénotype récessif (yeux bleus).

    Qu'est-ce que la panmixie ?

    La panmixie est un concept important en génétique des populations qui se réfère au mélange aléatoire des gènes au sein d'une population d'organismes. Cela se produit lorsque les individus d'une population se reproduisent de manière aléatoire et que les gènes sont transmis au hasard à la descendance.

    La panmixie peut contribuer à maintenir la variabilité génétique dans une population, ce qui peut être important pour sa capacité à s'adapter à des environnements changeants. Cependant, la panmixie peut également entraîner la perte de certaines caractéristiques génétiques précieuses pour la survie de la population, en raison de la dilution des gènes favorables.

    L'absence de panmixie peut également avoir un impact sur la variabilité génétique d'une population. Par exemple, si les individus se reproduisent de manière sélective avec des partenaires proches, ils peuvent transmettre des gènes semblables à leur descendance, ce qui peut réduire la variabilité génétique et augmenter le risque de maladies liées à la consanguinité.

    Pour finir, la population en biologie est un sujet fascinant qui aborde les éléments clés de l'évolution, de l'écologie et de la génétique des populations. L'étude de la population en biologie peut nous aider à mieux comprendre comment les populations d'organismes évoluent et comment elles sont influencées par leur environnement et les relations entre les espèces. Cela peut également nous aider à prévoir les conséquences des perturbations environnementales sur les populations d'organismes et les écosystèmes, ainsi qu'à développer des stratégies pour préserver la biodiversité et la santé des écosystèmes.

    Population en biologie - Points clés

    • Une espèce est un groupe d'organismes similaires qui sont capables de se reproduire et de créer une descendance fertile.
    • La plupart du temps, les membres de différentes espèces ne peuvent pas produire une progéniture viable ou fertile. Cela est dû au fait que lorsque les parents n'ont pas le même nombre de chromosomes, la progéniture aura un nombre impair de chromosomes.
    • Une population est un groupe d'individus de la même espèce qui occupe un espace particulier à un moment donné, dont les membres peuvent potentiellement se croiser et produire une descendance fertile.
    • Les facteurs abiotiques et biotiques affectent tous deux la taille d'une population.
    • La compétition interspécifique a lieu entre les espèces alors que la compétition interspécifique a lieu sein d'une espèce.
    • La panmixie est un concept important en génétique des populations qui se réfère au mélange aléatoire des gènes au sein d'une population d'organismes. Cela se produit lorsque les individus d'une population se reproduisent de manière aléatoire et que les gènes sont transmis à la descendance de manière aléatoire.
    Questions fréquemment posées en Population en biologie

    Qu'est-ce qu'une population en SVT ? 

    En SVT, une population désigne l'ensemble des individus d'une même espèce vivant dans une même zone géographique et interagissant entre eux. 

    Quelle est la différence entre une espèce et une population ? 

    Une espèce est un groupe d'individus qui ont des caractéristiques communes et qui sont capables de se reproduire entre eux, alors qu'une population est l'ensemble des individus d'une même espèce qui vivent dans un même lieu et qui peuvent échanger des gènes. 

    Quelles sont les différentes catégories de populations ? 

    Il n'y a pas de catégories de populations en soi, mais on peut différencier les populations selon différents critères, tels que leur taille, leur densité, leur répartition géographique, etc. 

    Quelles sont les caractéristiques d'une population ? 

    Les caractéristiques d'une population peuvent inclure sa taille, sa densité, sa répartition géographique, sa composition génétique, sa croissance démographique, sa structure d'âge, sa mortalité, sa natalité, sa migration, son interaction avec les autres populations et avec l'environnement. 

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    Équipe enseignants Population en biologie

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