Metapopulation

Un metapopulation se compose d'un groupe de populations dans l'espace séparées des mêmes espèces qui agissent l'un sur l'autre à un certain niveau. Le metapopulation de limite a été inventé par le Richard Levins dans le 1969 pour décrire un modèle de dynamique de population des parasites d'insecte dans les domaines agricoles, mais l'idée le plus largement a été appliquée aux espèces dedans naturellement ou artificiellement les habitats réduits en fragments par .

Un metapopulation est généralement considéré comme se composer de plusieurs populations distinctes ainsi que les secteurs de l'habitat approprié qui sont actuellement inoccupés. Chaque population fait un cycle dans l'indépendance relative des autres populations et va par la suite éteinte par suite du stochasticity démographique (les fluctuations dans la population classent en raison des événements démographiques aléatoires) ; plus la population est petite, plus elle est à l'extinction plus encline.

Bien que les différentes populations aient des durées de vie finies, la population dans son ensemble est souvent stable parce que les immigrés d'une population (qui peut, par exemple, éprouver une perche de population) sont susceptibles de re-colonize l'habitat qui a été quitté ouvert par l'extinction d'une autre population. Ils peuvent également émigrer à une petite population et sauver que population de l'extinction (appelée l'effet de délivrance de ).

Le développement de la théorie de metapopulation, en même temps que le développement de la dynamique de Source-évier de de , a souligné l'importance de la connectivité entre les populations apparemment d'isolement. Bien qu'aucune population puisse ne pas pouvoir garantir la survie à long terme de l'des espèces données, l'effet combiné du beaucoup de populations de peut pouvoir faire ceci.

Le contribuant le plus important à la théorie de metapopulation est le biologiste finlandais du , Ilkka Hanski , de l'université de de Helsinki .

Prédation et oscillations

Les premières expériences avec la prédation et l'hétérogénéité spatiale ont été entreprises par G. Gause dans les années 30, basées au loin de l'équation de Lotka-Volterra de , qui a été formulée au milieu des années 20, mais aucune autre application n'avait été conduite. L'équation de Lotka-Volterra a suggéré que le rapport entre les prédateurs et leur proie ait comme conséquence les oscillations de population avec le temps basé sur les densités initiales du prédateur et de la proie. Les expériences tôt de Gause pour prouver les oscillations prévues de cette théorie ont échoué parce que les interactions de prédateur-proie n'ont pas été influencées par l'immigration. Cependant, une fois que l'immigration était présentée, les cycles de population ont exactement dépeint les oscillations prévues par l'équation de Lotka-Volterra, avec les crêtes dans l'abondance de proie décalée légèrement à la gauche des crêtes des densités prédatrices. Les expériences de Huffaker s de ont augmenté sur ceux de Gause en examinant comment les facteurs de la migration et l'hétérogénéité spatiale mènent aux oscillations de prédateur-proie.

Les expériences de Huffaker sur les interactions de prédateur-proie (1958)

Afin d'étudier des oscillations de prédation et de population, Huffaker a employé des espèces d'acarides, une étant le prédateur et autre être la proie. Il a installé une expérience commandée using les oranges, sur lesquelles la proie a alimenté, comme habitat dans l'espace structuré dans lequel le prédateur et la proie agiraient l'un sur l'autre. Au début, Huffaker a éprouvé des difficultés semblables à ceux de Gause en créant une interaction stable de prédateur-proie. En employant des oranges seulement, les espèces de proie sont rapidement allées éteintes suivies par conséquent avec l'extinction prédatrice. Cependant, il a découvert qu'en modifiant la structure spatiale de l'habitat, il pourrait manoeuvrer la dynamique de population et permettre le taux de survie global pour les deux espèces à l'augmentation. Il a fait ceci en changeant la distance entre la proie et les oranges (leur nourriture), établissant des barrières au mouvement prédateur, et créant des couloirs pour que la proie disperse. Ces changements ont eu comme conséquence les pièces rapportées accrues d'habitat et ont à leur tour fourni plus de secteurs pour que la proie cherche la protection provisoire. Quand la proie irait éteinte localement à une pièce rapportée d'habitat, ils pouvaient rétablir par la migration à de nouvelles pièces rapportées avant d'être attaquée par des prédateurs. Cette structure spatiale d'habitat des pièces rapportées a tenu compte de la coexistence entre le prédateur et les espèces de proie et a favorisé un modèle stable d'oscillation de population. Bien que le Metapopulation de limite n'ait pas été encore inventé, les facteurs environnementaux de l'hétérogénéité spatiale et du patchiness d'habitat décriraient plus tard les conditions d'un metapopulation concernant la façon dont les groupes de populations dans l'espace séparées des espèces agissent l'un sur l'autre entre eux. L'expérience de Huffaker est significative parce qu'elle a montré comment les metapopulations peuvent directement affecter les interactions de prédateur-proie et alternativement influencer la dynamique de population.

Effet d'agrégation et stabilité des interactions de prédateur-proie

La stabilité des interactions de prédateur-proie dans les environnements inégaux est renforcée quand un effet d'agrégation se produit. L'effet d'agrégation est quand des prédateurs plus considérablement sont attirés aux pièces rapportées d'habitat avec des densités élevées de proie, donc, des secteurs avec de basses densités de proie sont soulagés de la pression de la prédation et peuvent produire d'une plus grande population et éviter l'extinction.

Le modèle de Levins

Le modèle original de Levins s'est appliqué à un metapopulation réparti sur beaucoup de pièces rapportées d'habitat approprié avec sensiblement moins d'interaction entre les pièces rapportées que dans une pièce rapportée. La dynamique de population dans une pièce rapportée a été simplifiée au point où seulement la présence et l'absence ont été considérées. Chaque pièce rapportée dans son modèle est peuplée ou pas.

Laisser le N être la fraction des pièces rapportées occupées à un moment donné. Pendant une étape de temps, chaque pièce rapportée occupée peut devenir inoccupée avec un e de probabilité d'extinction. En plus, 1 ; − ; Le N des pièces rapportées sont inoccupé. Chacune de ces derniers peut devenir peuplée par colonisation. Laisser le c être un taux constant de génération de Propagule pour chacune des pièces rapportées occupées par du N. Ceci rapporte une probabilité de NC de pour que chaque pièce rapportée inoccupée soit colonisée. Ainsi pour chaque fois que l'étape, le changement de la proportion de pièces rapportées occupées, le dN/dt , est $de \ frac {DN} {décollement} = (1-N) NC - en. \,$

Ceci prend une forme sigmoïde du semblable au modèle logistique . La valeur d'équilibre du N peut être calculée en plaçant le DN pour être égale à zéro. La solution pour le N donne ou le N = 0 ou $de N = 1 - \ frac {e} {c}. \,$

Ce résultat, ce N est toujours moins d'on, implique qu'une certaine fraction d'un habitat d'espèces sera toujours inoccupée.

Modèles stochastiques d'occupation de pièce rapportée (SPOMs)

Un inconvénient principal du modèle de Levins est que c'est le déterministe, tandis que les processus fondamentaux de metapopulation sont le stochastique. Metapopulations sont particulièrement utile en discutant des espèces dans les habitats perturbés , et la viabilité de de leurs populations , c., comment probablement elles sont de devenir le éteint dans un intervalle de temps donné. Le modèle de Levins ne peut pas aborder cette issue.

Pour la biologie de conservation de , les modèles de metapopulation doivent inclure (a) la nature finie des metapopulations (combien de pièces rapportées conviennent à l'habitat), et (b) la nature probabiliste du de l'extinction et de la colonisation. En outre, noter qu'afin d'appliquer ces modèles, les extinctions et les colonisations des pièces rapportées doivent être asynchrones.

Stochasticity et Metapopulations

Les études de Huffaker des interactions spatiales de structure et d'espèces sont un exemple d'expérimentation tôt dans la dynamique de metapopulation. Depuis les expériences de Huffaker et de Levins, on a créé des modèles qui intègrent des facteurs stochastiques. Ces modèles ont montré que la combinaison de la variabilité environnementale (stochascity) et les taux de migration relativement petits causent la persistance indéfinie ou imprévisible. Cependant, l'expérience de Huffaker a presque garanti la persistance infinie en raison de la variable commandée d'immigration.

Voir également

Écologie de paysage de
Biologie de conservation de
Analyse de viabilité de population de
Hétérogénéité spatiale
Prédation
Oscillation
Équation de Lotka-Volterra de
Concurrence de (biologie)

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