Cours 6: Modélisation Mathématiques Les Systèmes de compétition

1- Population de lapins en fonction du temps on remarque que la population oscille avec le temps. 2- Population de lynx en fonction du temps on remarque que la population oscille avec le temps. 3 - Nombre de lynx en fonction du nombre de lapins (cycle). On voit que les 2 populations évoluent de manière cyclique l’une par rapport `a l’autre.

Alfred James Lotka & Vito Volterra 1925-26 Ont proposé un modèle (modèle proie-prédateur) et qui est un systems d’equations différentielles non linéaire du 1er ordre connu dans le monde biologique où la prédateur et la proie interagissent

Supposons un domaine habité par des prédateurs (lynx) et des proies (lapins) . Il peut ˆêtre décrite par un système d’´équations différentielles. la population des proies est contrôlée (réduite) par la présence de prédateurs et la population des prédateurs est dépendante de la présence des proies.

il n’y a pas d’immigration ni d´émigration, les lynx se reproduisent quand il y a abondance de lapins, les lapins sont les seules proies des lynx.

Modélisation  

Interprétation des résultats En résolvant numériquement le système on obtient les représentations suivantes:

Le modèle proie Prédateur 1945-1960 c’etait l'âge d'or de l'écologie théorique que furent développés les premiers modèles basés sur des comportements de type compétition et des relations prédateur-proie, Considérant deux espèce, la première, la proie x (t), aurait si elle était seule une croissance malthusienne. La seconde, le prédateur y (t), se nourrit exclusivement de la première et en l'absence de proie s'épuiserait progressivement et disparaîtrait .

La mise en équation de la fonction représentant la prédation est basée sur la méthode des rencontres et sur l'hypothèse des équivalents élaborées par Volterra [Volterra, 1931]. La première considère que pour qu'il y ait prédation entre une espèce prédatrice et une espèce proie, il faut tout d'abord qu'il y ait rencontre entre ces deux espèces et que le nombre de rencontres entre ces deux espèces est proportionnel au nombre des individus qui la compose.

La seconde consiste à supposer qu'il existe un rapport constant entre les disparitions et apparitions d'individus que provoquent les rencontres , i.e., que la prédation de la proie est équivalente à la croissance du prédateur. De plus, Volterra [Volterra, 1931] considère comme immédiat cet accroissement. Ceci conduit au système :

C.S. Holling ([1959a], [1959b]) élabora, à partir de la célèbre équation du disque , deux nouvelles réponses fonctionnelles pour la prédation visant également à transcrire une certaine satiété du prédateur vis-à-vis de ses proies : la fonction de Holling type II et la fonction de Holling type III.

Cette formulation suppose que le prédateur divise son temps en deux sortes d'activités : la recherche de sa proie et sa capture qui comprend le temps mis pour la chasser, la tuer, la dévorer et la digérer.

La fonction de Holling type II (cyrthoïde)(Cf. Fig La fonction de Holling type II (cyrthoïde)(Cf. Fig. 4) est une réponse fonctionnelle dans laquelle le taux d'attaque du prédateur augmente lorsque le nombre de proies est faible puis devient constant lorsque le prédateur atteint la satiété. En d'autres termes, le prédateur cause une mortalité maximum à de faibles densités de proies. Ainsi, les réponses fonctionnelles cyrthoïdes sont typiques des prédateurs spécialisés dans l'attaque d'une ou quelques proies. Dans ce cas la mortalité des proies décroît avec leur densité.

La fonction de Holling type III (sigmoïde) (Cf. Fig La fonction de Holling type III (sigmoïde) (Cf. Fig. 5) est une réponse fonctionnelle dans laquelle le taux d'attaque du prédateur augmente tout d'abord lorsque le nombre de proies est faible puis ralentit lorsque le prédateur atteint la satiété

En d'autres termes, le prédateur augmente son activité de recherche lorsque la densité des proies augmente. Ainsi, les réponses fonctionnelles sigmoïdes sont typiques des prédateurs généralistes qui passent d'une espèce de proie à une autre et qui concentrent leur activité dans des régions où les ressources sont en abondance. Dans ce cas la mortalité des proies augmente dans un premier temps avec leur densité puis décroît. La fonction de Holling type III est représentée par :

Différentes Réponses Fonctionnelles Volterra Gause Holling II Holling III

Au Prochain Cours nchllh