Métapopulations, dynamique source-puits et fragmentation

Écologie & évolution · Master 1

Modèle de Levins, colonisation et extinction locales, populations source et puits, connectivité.

Introduction

Une espèce occupe rarement un territoire continu : elle se répartit en taches d'habitat plus ou moins isolées, entre lesquelles les individus se dispersent. Le concept de métapopulation, introduit par Richard Levins (1969), désigne un ensemble de populations locales reliées par la dispersion, soumis à des extinctions et recolonisations. La persistance régionale peut alors être assurée même si chaque population locale est vouée à l'extinction.

Le modèle de Levins décrit la fraction p de taches occupées : dp/dt = cp(1-p) - ep, où c est le taux de colonisation et e le taux d'extinction. L'équilibre p* = 1 - e/c n'existe que si c > e. Pulliam (1988) a ajouté le concept de dynamique source-puits : une population source produit un surplus d'individus (naissances > décès) qui colonisent des populations puits, incapables de se maintenir seules. La fragmentation des paysages suisses par les routes, les voies ferrées et l'urbanisation rend ces concepts essentiels pour les corridors faunistiques.

Objectifs d'apprentissage

Écrire et résoudre l'équilibre du modèle de Levins
Distinguer métapopulation classique, source-puits et continent-île
Expliquer l'effet de la fragmentation sur c et e
Définir connectivité et corridor écologique
Appliquer ces notions à la conservation en Suisse

Concepts clés

Modèle de Levins: dp/dt = cp(1-p) - ep ; équilibre p* = 1 - e/c. La métapopulation persiste si c > e.
Source et puits: Une source exporte des individus (taux de croissance positif) ; un puits les reçoit et ne se maintient que grâce à l'immigration.
Fragmentation: Division d'un habitat continu en fragments plus petits et isolés : augmente e (petites populations) et diminue c (isolement).
Connectivité et corridors: Degré auquel le paysage facilite le déplacement entre taches ; les corridors sont des éléments linéaires qui les relient.

Conclusion

Les métapopulations changent l'échelle d'analyse : la persistance dépend du paysage, et pas seulement de chaque population. La fragmentation y est une menace majeure, car elle abaisse la colonisation et augmente l'extinction.

La Suisse, l'un des pays les plus fragmentés d'Europe, a inscrit la connectivité dans l'infrastructure écologique de la Stratégie Biodiversité Suisse, avec un programme d'assainissement des corridors à faune.

Cartes

Définir une métapopulation.: Ensemble de populations locales d'une même espèce reliées par la dispersion, avec extinctions et recolonisations locales.
Écrire l'équation de Levins.: dp/dt = c·p·(1-p) - e·p, où p est la fraction de taches occupées.
Quel est l'équilibre de Levins ?: p* = 1 - e/c, positif seulement si c > e.
Quelle est la proportion minimale de taches à préserver pour que c = 2e ?: p* = 1 - 1/2 = 0,5 : la moitié des taches seront occupées à l'équilibre.
Qu'est-ce qu'une population source ?: Population où les naissances dépassent les décès, produisant un surplus de migrants.
Qu'est-ce qu'une population puits ?: Population où les décès dépassent les naissances, maintenue uniquement par l'immigration.
Quels sont les effets de la fragmentation ?: Perte d'habitat, réduction de la taille des taches, isolement et effets de lisière ; hausse du risque d'extinction locale.
Qu'est-ce qu'un corridor écologique ?: Élément du paysage (haie, passage faune) qui relie des habitats et facilite la dispersion.
Citer un exemple de passage à faune en Suisse.: Les ponts verts sur l'autoroute A1 ou les passages à faune du Jura, prévus dans les corridors suprarégionaux de l'OFEV.

Glossaire

Extinction locale: Disparition d'une population dans une tache d'habitat.
Recolonisation: Réoccupation d'une tache vide par des immigrants.
Effet de lisière: Modification des conditions écologiques en bordure d'un fragment.
Dette d'extinction: Retard entre la perte d'habitat et la disparition effective des espèces.
Matrice paysagère: Milieu environnant les taches d'habitat, plus ou moins perméable.
Piège écologique: Habitat de qualité faible choisi à tort par les individus.