Модел за растеж на популацията се опитва да предскаже популацията на организъм, който се размножава съгласно фиксирани правила. В зависимост от това колко пъти даден организъм се възпроизвежда, колко нови организми произвежда всеки път и колко често се възпроизвежда, моделът може да предскаже каква ще бъде популацията в даден момент. За повечето популации съществуват фактори, ограничаващи растежа, които намаляват теоретично възможното население. Те включват ограничени ресурси, естествена смъртност и хищници. Различните видове нарастване на населението са обект на тези ограничения и изискват различни видове модели на населението, за да се предскаже точно какво ще бъде населението в бъдеще.
Основен модел на растеж на населението: експоненциален растеж
При достатъчно количество храна, вода и други ресурси, необходими за живота, популациите могат да се увеличават експоненциално без ограничения. Експоненциалният растеж е много бърз и живите същества се възползват от тази способност, когато могат. Например, дрождова клетка в захарен разтвор ще се раздели, за да образува две клетки, които след това се разделят, за да произведат четири, след това осем, 16, 32, 64 и т.н. Експоненциалната крива се повишава още по-бързо, когато животни като зайци имат няколко малки вместо само две. Този тип криви на растеж се наблюдават само за кратки периоди от реалния живот, защото естествените ограничаващи фактори влияят върху скоростта на растежа, за да го забавят. Докато е в сила експоненциалният растеж, популациите, които го преживяват, се увеличават или стават по-плътни, независимо от броя, който вече е включен в популацията.
Как ограничаващи фактори намаляват растежа на населението
Обикновено популациите не растат неограничено, защото естествените ограничаващи фактори спират увеличаването на популацията. Два ограничаващи фактора са липсата на ресурси и смъртността. Ако организмите не могат да намерят достатъчно ресурси, от които се нуждаят, за да растат и да се размножават, те ще имат по-малко или никакви малки и темпът на растеж на населението намалява. Ако много от населението умират поради хищници или болести, прирастът на населението също се намалява. Ако липсата на ресурси като храна или вода причинява висока смъртност, това също ограничава растежа, но механизмът в този случай е различен от липсата на храна, просто водеща до по-малко раждания. Ограничаващи фактори имат най-голям ефект върху големи популации, които са нараснали бързо.
Експоненциалният растеж с ограничаващи фактори води до логистичен растеж
Моделът на логистичен растеж комбинира експоненциален растеж с ограничаващи фактори, които действат за определено население. Например, дрождените клетки в захарен разтвор се размножават, за да произведат експоненциален растеж, но техният ограничаващ фактор може да бъде липсата на храна. След като захарта се изяде, дрождените клетки не могат да растат и да се размножават. За някои популации от дрожди вторият ограничаващ фактор е алкохолът, който те произвеждат. Ако в разтвора има много захар, няма да има недостиг на храна, но алкохолът, произведен от дрождените клетки, в крайна сметка ще ги убие и ще намали популацията.
В резултат на ограничаващи фактори логистичният растеж започва като експоненциален растеж, когато населението е малко и има много храна и вода. С нарастването на населението ограничителните фактори започват да забавят растежа, тъй като храната е по-трудна за намиране. И накрая, логистичният растеж предсказва стабилно състояние, в което има достатъчно храна и вода, за да поддържа населението на стабилно ниво.
Растежът на населението може да бъде по-скоро хаотичен, отколкото логистичен
Логистичният растеж се основава на постепенно увеличаване на населението до естествените граници на населението. Слаба страна в този модел на растеж на населението е, че растежът може да бъде толкова бърз, че населението да надхвърли естествената граница. Например, зайците, които имат голям запас от трева и вода, са склонни да имат много постеля много често и популацията им може да нарасне, за да надхвърли значително хранителните запаси. В този случай зайците изяждат цялата храна и след това гладуват. Популацията намалява до нула, но няколко зайци оцеляват. Тревата расте отново и цикълът се повтаря по хаотичен, непредсказуем начин. В реални житейски ситуации са възможни както логистични, така и хаотични модели на растеж на населението, но моделът на експоненциален растеж винаги се прилага само за кратки периоди.