Croissance exponentielle de la population

Qu'est-ce que la croissance démographique ?

Pour comprendre la croissance de la population, il faut d'abord comprendre ce qu'est une population et comment elle est liée à l'écologie.

L'écologie des populations est un domaine scientifique (un sous-domaine de la synécologie, qui traite des groupes d'espèces par rapport à leurs écosystèmes) qui s'intéresse au comment et au pourquoi de certains facteurs (par exemple, les taux de natalité, les taux de mortalité, l'immigration et l'émigration) qui influencent les populations sur des périodes de temps données.

Les taux de natalité et d'immigration sont collectivement connus sous le nom de taux de recrutement d'une population. La taille d' une population fait référence au nombre total d'individus d'une certaine espèce dans une certaine zone et la densité d'une population est sa taille par rapport à son habitat.

Enfin, la croissance de la population implique la dynamique de la population, qui traite de la variabilité de la taille d'une population donnée au fil du temps.

Qu'est-ce que la croissance exponentielle de la population ?

Il existe deux types de croissance de la population : exponentielle et logistique. La croissance logistique de la population est, de loin, le type le plus courant observé dans la nature.

Ce phénomène s'oppose à la croissance démographique logistique, où le taux de croissance par habitant d'une population diminue au fur et à mesure qu'elle s'approche de la capacité de charge.

• Lacapacité de charge, appelée "K", est la taille maximale d'une population qui dépend de facteurs limitants.

Dans le monde naturel, la croissance exponentielle de la population est rare et toujours temporaire, car elle n'est pas durable et toutes les populations (même les humains) sont limitées par des facteurs dépendant de la densité, principalement l'épuisement des ressources naturelles, et toutes les populations ont une capacité de charge.

Dans des environnements non naturels, une croissance exponentielle de la population peut se produire lorsqu'une population dispose de ressources illimitées, n'a pas deprédateurs naturels, n'a pas de concurrents et n'a pas d'autres facteurs limitant sa croissance !

L'importance de la croissance exponentielle de la population pour l'écologie des populations

Il est important de comprendre la croissance exponentielle car elle nous aide à prédire la taille future des populations, à estimer la consommation des ressources et à évaluer l'impact de la croissance démographique sur l'environnement. En outre, la croissance exponentielle de la population peut avoir des conséquences importantes sur la dynamique des populations, telles que la concurrence pour les ressources, les changements dans la disponibilité de l'habitat et le risque d'effondrement de la population.

Dans l'ensemble, il est essentiel de comprendre l'importance de la croissance exponentielle des populations pour l'écologie des populations afin de développer une compréhension globale du fonctionnement des systèmes écologiques et de la façon dont les activités humaines peuvent les affecter.

Exemple de croissance exponentielle de la population

Dans les organismes vivants, la croissance exponentielle de la population est le plus souvent observée chez les bactéries. Cependant, il existe un autre exemple qui t'est sans doute beaucoup plus familier.

Grâce aux progrès médicaux et technologiques modernes, une grande partie de la population humaine a pu temporairement et de façon non naturelle atténuer l'impact négatif que certains facteurs dépendant de la densité (par exemple, la disponibilité de la nourriture et la prédation) auraient sur la croissance de la population.

Malgré cela, ces facteurs ont toujours un impact majeur sur de nombreuses populations humaines, en particulier dans certaines parties du monde en développement, où la surpopulation, la pauvreté, la famine et l'augmentation de la pollution sont en grande partie alimentées par cette augmentation insoutenable de la population à l'échelle mondiale.

Finalement et inévitablement, la population humaine se stabilisera et produira unecourbe de croissance logistique, en raison de l'intensité croissante de ces facteurs limitatifs à mesure que la population augmente. Le problème est de savoir combien de dégâts seront causés avant que nous n'atteignions ce point ?

Lesbactéries connaissent plus souvent une croissance exponentielle de leur population que tout autre type d'organisme, en particulier lorsqu'elles sont placées dans un milieu idéal. Les bactéries ont des temps de génération très rapides, ce qui leur permet de se reproduire et d'évoluer à un rythme très élevé (c'est ainsi que certaines bactéries évoluent rapidement vers la résistance aux antibiotiques).

Lesorganismes non vivants, tels que les virus, peuvent également connaître une croissance exponentielle de leur population. Le coronavirus, COVID-19, par exemple, a connu une croissance exponentielle après le début de la pandémie fin 2019/début 2020. Cette croissance exponentielle de la population du virus s'est produite parallèlement à l'augmentation exponentielle du nombre de personnes infectées.

Les techniques d'atténuation, telles que la distanciation sociale et le port de masques, peuvent réduire considérablement la croissance exponentielle de la population du virus et le nombre de personnes infectées par celui-ci (figure 2).

Fonction de croissance exponentielle de la population

Enfin, parlons de la formule du taux de croissance de la population.

Cette formule peut être représentée par dN (différence de taille de la population) divisée par dT (différence de temps), ce qui donne rN (taux de croissance de la population par habitant).

\[rN = \frac{dN}{dt}\]

Parfois, dans la croissance exponentielle de la population, "r" est appelé"_rmax", mais ils signifient tous les deux la même chose - le taux de croissance .

L'équation de rN est différente selon qu'il s'agit d'unecroissance exponentielle ou d'unecroissance logistique ( ).

• Dans le cas d'une croissance démographique exponentielle, quelle que soit l'ampleur de la croissance démographique, le taux de croissance par habitant reste constant. Par conséquent, l'équation est simplement rN.

• Dans la croissance démographique logistique, la taille de la population diminue au fur et à mesure qu'elle s'agrandit et s'approche de sa capacité de charge. Par conséquent, dans la croissance logistique de la population, nous devons soustraire la capacité de charge (K) de la taille de la population (N), puis diviser par la capacité de charge (K) et multiplier par la taille de la population (N). La formule dans ce cas est donc \(\frac{dN}{dt} = r_{max}(\frac{K-N}{K})N\).

En outre, lorsque l'on trace un graphique pour la croissance exponentielle de la population, on obtient une courbe en forme de J, tandis que la croissance logistique de la population produit une courbe en forme de S (Fig. 3).

• Lacroissance exponentielle de la population produit une courbe en forme de J parce que le taux de croissance de la population reste le même au fur et à mesure que la population augmente en taille.

• Lacroissance logistique de la population produit une courbe en forme de S parce que le taux de croissance de la population diminue progressivement à mesure que la population s'approche de sa capacité de charge.

Sur une période suffisamment longue, pratiquement toutes les populations auront une courbe en forme de S, même les populations qui ont pu connaître une croissance exponentielle pendant une courte période auparavant. Ainsi, aucune population n'a jamais connu de croissance exponentielle permanente, car cela n'est tout simplement pas possible sur une planète dont les ressources sont limitées.