Typy modelů populačního růstu

Model růstu populace se snaží předpovědět populaci organismu, který se množí podle pevných pravidel. V závislosti na tom, kolikrát se organismus reprodukuje, kolik nových organismů pokaždé produkuje a jak často se reprodukuje, může model předpovědět, jaká bude populace v daném čase. U většiny populací existují faktory omezující růst, které snižují teoreticky možnou populaci. Patří mezi ně omezené zdroje, přirozená úmrtnost a predátoři. Různá typy populačního růstu podléhají těmto omezením a vyžadují přesné typy populačních modelů, aby přesně předpovídaly, jaká bude populace v budoucnu.

Vzhledem k dostatku jídla, vody a dalších zdrojů potřebných pro život se populace může exponenciálně bez omezení zvyšovat. Exponenciální růst je velmi rychlý a živé bytosti tuto schopnost využívají, když mohou. Například kvasinková buňka v roztoku cukru se rozdělí a vytvoří dvě buňky, které se poté rozdělí a vytvoří čtyři, pak osm, 16, 32, 64 atd. Exponenciální křivka stoupá ještě rychleji, když zvířata, jako jsou králíci, mají několik mladých místo dvou. Tyto typy růstových křivek jsou v reálném životě vidět jen krátkou dobu, protože přirozené omezující faktory ovlivňují rychlost růstu a zpomalují jej. Dokud je exponenciální růst v platnosti, populace, které ho zažívají, rostou nebo se stávají hustšími bez ohledu na počet již zahrnutý v populaci.

Populace obvykle nerostou neomezeným způsobem, protože přirozené omezující faktory zastavují růst populace. Dva omezující faktory jsou nedostatek zdrojů a úmrtnost. Pokud organismy nemohou najít dostatek zdrojů, které potřebují k růstu a reprodukci, budou mít méně nebo žádné mláďata a rychlost populačního růstu klesá. Pokud mnoho lidí v populaci zemře na predátory nebo nemoci, sníží se také populační růst. Pokud nedostatek zdrojů, jako jsou potraviny nebo voda, způsobí vysokou úmrtnost, omezuje to také růst, ale mechanismus se v tomto případě liší od nedostatku jídla, který jednoduše vede k menšímu počtu porodů. Omezující faktory mají největší vliv na velkou populaci, která rychle rostla.

Logistický model růstu kombinuje exponenciální růst s omezujícími faktory, které fungují pro konkrétní populaci. Například kvasinkové buňky v roztoku cukru se množí, aby produkovaly exponenciální růst, ale jejich omezujícím faktorem může být nedostatek potravy. Jakmile je cukr konzumován, kvasinkové buňky nemohou růst a množit se. U některých populací kvasinek je druhým limitujícím faktorem alkohol, který produkují. Pokud je v roztoku hodně cukru, nebude nedostatek jídla, ale alkohol produkovaný kvasinkovými buňkami je nakonec zabije a sníží populaci.

V důsledku omezujících faktorů začíná logistický růst jako exponenciální růst, když je populace malá a má spoustu jídla a vody. Jak populace roste, omezující faktory začínají růst zpomalovat, protože jídlo je těžší najít. A konečně, logistický růst předpovídá ustálený stav, ve kterém je jen tolik jídla a vody, aby udržel populaci na stabilní úrovni.

Logistický růst je založen na postupném zvyšování populace k přirozeným limitům populace. Slabinou tohoto modelu růstu populace je, že růst může být tak rychlý, že populace překročí přirozenou hranici. Například králíci, kteří mají velkou zásobu trávy a vody, mívají velmi často velké vrhy a jejich populace může růst tak, že výrazně převýší zásobu potravy. V tomto případě králíci jedí všechno jídlo a pak hladoví. Populace klesá téměř na nulu, ale několik králíků přežije. Tráva dorůstá a cyklus se opakuje chaotickým, nepředvídatelným způsobem. V reálných situacích jsou možné jak logistické, tak chaotické modely růstu populace, ale model exponenciálního růstu platí pouze na krátkou dobu.