Capacité de charge

Capacité de charge

Capacité porteuse

figure 1 : une courbe sigmoïdale illustrant la croissance de la population
figure 2 : taux de croissance de la population en fonction de sa taille

La capacité porteuse (ou capacité de charge, ou capacité limite) en écologie est la taille maximale de la population dun organisme quun milieu donné peut supporter. La simplicité de cette définition toutefois cache la complexité réelle du concept et de son application[1].

Sommaire

Écologie fondamentale

En écologie fondamentale, la capacité porteuse est généralement définie par la constante K dans l'équation différentielle suivante :

\frac{dN}{dt}=rN\left(\frac{K - N}{K}\right) \qquad \!

  • N est la population,
  • r est son taux de croissance,
  • et K est la valeur de la capacité porteuse de la population, dans des conditions données.

Lexpression entre parenthèses exprime le potentiel de croissance lié à la densité de population. Lexpression est près de 1 aux valeurs de N près de 0 - la population sapproche alors dune croissance exponentielle -, et égal 0 lorsque N = K - la croissance de la population est alors nulle. Le résultat de léquation est une courbe sigmoïdale illustrant la croissance de la population (figure 1). Au début du temps t, la croissance est lente, puis augmente rapidement pour diminuer et se stabiliser au niveau de la capacité porteuse (K) de lhabitat ou de lenvironnement. La figure 2 illustre le taux de croissance de la population en fonction de sa taille, N. Lorsque la valeur de N est faible ou élevée, la croissance de la population est faible, mais lorsque la valeur de N avoisine 0,5, la croissance de la population est maximale.

Cette équation est toutefois trop simpliste pour être dune véritable utilité en écologie appliquée, confrontée à la complexité des systèmes naturels. Elle possède surtout une valeur heuristique en écologie fondamentale.

Une deuxième définition de capacité porteuse, plus générale que la première, se formule ainsi : létat déquilibre de la population ou de la densité de population le taux de natalité égale le taux de mortalité, celle-ci causée par des facteurs liés à la densité.

Une troisième définition parfois en usage, encore plus générale que la seconde, définie la capacité porteuse comme un état stable à long terme dune population donnée. Cette définition tient compte de limmigration et de lémigration, et les taux de mortalité et de natalité ne sont pas toujours équivalents. Toutefois, à long terme, la population a toujours une pente de zéro.

Aucune de ces définitions de capacité porteuse en écologie fondamentale ne tient compte des interactions avec les autres espèces, soit par la prédation, le parasitisme, la compétition ou la maladie. Considérant les fluctuations inhérentes aux facteurs biotiques et abiotiques de la plupart des environnements naturels, définir la capacité porteuse par une taille statique de la population est simplificateur et utopique. En outre, ces définitions ne tiennent pas compte de lévolution au cours du temps qui peut également influer sur labondance dune population[1].

Écologie appliquée

figure 3 : les quatre définitions de capacité porteuse en écologie appliquée

En écologie appliquée, on retient quatre définitions de capacité porteuse :

  • La taille maximale stable de la population quun milieu donné peut supporter sans exploitation. Cette définition tire son origine de la constante K en écologie fondamentale.
  • Le rendement équilibré maximal (MSY, maximum sustainable yield) dune population quun milieu peut produire pour lexploitation. Ce rendement équivaut à 0,5K, soit le niveau maximum de croissance de la population en écologie fondamentale.
  • Le rendement économique équilibré maximal (MEY, maximum sustainable economic yield) dune population quun milieu peut produire pour lexploitation. Ce rendement équivaut à la différence maximale entre la valeur du rendement et le coût dexploitation.
  • Le rendement à léquilibre à laccès libre (OAE, open-access equilibrium), la valeur du rendement équivaut au coût dexploitation. Ceci correspond à la limite économique supérieure de lexploitation en labsence de subventions et de politiques restrictives daménagement.

La figure 3 illustre les quatre définitions utilisées en écologie appliquée. La courbe du rendement montre une augmentation initiale et une décroissance jusquà la valeur zéro après un sommet aux environs de 0,5K. Le rendement équivaut au surplus de production qui se traduit en profit brut. Ce dernier varie en fonction du taux de croissance de lorganisme exploité. Le coût dexploitation augmente linéairement avec leffort dexploitation. Sur labscisse, leffort dexploitation augmente en direction de la droite. La taille de la population N augmente vers la gauche, le maximum étant situé au point K, soit la capacité porteuse. Le point K est aussi le point le taux dexploitation est nul. Le rendement équilibré maximal (MSY) se produit à 0,5K. Le rendement économique équilibré maximal (MEY) correspond au profit net et se produit lorsque les pentes du coût et du rendement sont parallèles. Le rendement à léquilibre à laccès libre (OAE) se produit lorsque le profit brut équivaut au coût[1].

Notes et références

  1. a, b et c (en) M.A. Hixon, Encyclopedia of Ecology, Academic Press, Oxford (ISBN 978-0-08-045405-4), « Carrying Capacity », p. 528-530 

Voir aussi

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