Vzory populačního růstu v ekosystému

Mnoho faktorů ovlivňuje vzorce růstu populace, ale jedním z faktorů je přirozená rychlost růstu druhu. Míra porodnosti minus míra úmrtnosti bez environmentálních omezení definuje přirozenou míru růstu druhu. V rámci ekosystému však limity zdrojů a predace také ovlivňují růst populace. Existují čtyři hlavní vzorce populačního růstu: J-model, logistický růst, časově kolísající a interakce predátor-kořist. Populační růst typu J-vzoru zřídka přetrvává, protože přirozená omezení nakonec uloží jeden nebo více z dalších tří vzorů populačních změn druhu.

Populace s neomezenými zdroji, bez konkurence a bez predace zobrazuje růst populace ve tvaru písmene J. Také známý jako exponenciální růst, populační růst začíná pomalu, když je málo jedinců, a poté rychle roste svou vlastní rychlostí růstu. Rychlost růstu se brzy stane téměř vertikální. I když k tomu může dojít po propadu populace v důsledku požáru nebo nemoci, k populačnímu růstu ve tvaru písmene J dochází u většiny makro druhů jen zřídka. Jindy nastává růst ve tvaru písmene J, když se druh přesune do nového prostředí, kde neexistuje konkurence ani predace. Růstový model invazivních druhů, jako je vrták smaragdový popel a asijský kapr, ukazuje růst populace ve tvaru písmene J. Normálně nelze populační růst ve tvaru písmene J udržet dlouho, nakonec je omezen zdroji nebo konkurencí.

Populace omezené zdroji nebo konkurencí mají logistické vzorce růstu. Růst populace začíná pomalu a má exponenciální fázi, podobnou růstu ve tvaru J, ale musí soutěžit o zdroje a nikdy nedosáhne své vnitřní míry růstu. Nakonec se rychlost růstu zužuje do ustáleného stavu, kdy prostředí již nemůže podporovat žádné další jedince tohoto druhu. Tento ustálený stav je nosností prostředí. Populace někdy překročí maximální nosnost, což vede k rychlému odumření, obvykle kvůli hladovění. Populace klesá pod únosnost a poté se pomalu vzpamatovává do únosnosti. Tyto oscilace růstu populace mohou nějakou dobu pokračovat, zvláště pokud se změní samotná nosnost.

Sezónní změny mají velký vliv na některé druhy s krátkou životností, jako jsou rozsivky a řasy. Některé druhy mají velké sezónní výbuchy populačního růstu. Jakmile je okolnost osvobozena od predace, rychlý růst řas způsobí rozkvět řas. Když zasáhne chladné počasí, ostatní druhy trpí sezónním potlačováním populace. Diatomy ve sladkovodních jezerech trpí úbytkem populace v chladném počasí. Diatomové druhy s rychlou vnitřní mírou růstu mají zpočátku exponenciální rychlost růstu populace, ale pomaleji se rozmnožující druhy rozsivek nakonec nahradí rychle rostoucí druhy, když teploty teplý. Chladicí pokles teploty brání tomu, aby pomaleji rostoucí rozsivky úplně vyloučily konkurenci. Tyto rychle rostoucí modely růstu rozsivek ukazují rychlý růst k vysokým číslům, pomalý pokles zpět k nízkým číslům, pokles populačního růstu následovaný zimním odumíráním. Nosnost ekosystému je pro tyto organismy neustále v pohybu s výslednou variací v numerické odezvě druhu.

Jedním z nejvíce studovaných modelů růstu populace je místo, kde populace dravce a kořisti oscilují společně; růst populace predátorů téměř vždy zaostává za růstem populace kořisti. Tento oscilační vzor je model Lotka-Volterra. V těchto ekosystémech řídí numerická odpověď způsobená predací růst populace kořisti místo omezených zdrojů omezujících růst populace kořisti. Poté, co populace kořisti klesá, klesá i populace predátorů; populace kořisti pak exponenciálně roste, dokud se populace dravců neodskočí. V těchto modelech působí nemoci a paraziti jako predátoři, protože zvyšují úmrtnost kořisti.