Un modelo de crecimiento poblacional intenta predecir la población de un organismo que se reproduce según reglas fijas. Dependiendo de cuántas veces se reproduce un organismo, cuántos organismos nuevos produce cada vez y con qué frecuencia se reproduce, el modelo puede predecir cuál será la población en un momento dado. Para la mayoría de las poblaciones, existen factores que limitan el crecimiento que reducen la población teóricamente posible. Estos incluyen recursos limitados, tasas de muerte natural y depredadores. Los diferentes tipos de crecimiento de la población están sujetos a estas limitaciones y requieren diferentes tipos de modelos de población para predecir con precisión cuál será la población en el futuro.
Modelo básico de crecimiento de la población: crecimiento exponencial
Con suficientes alimentos, agua y otros recursos necesarios para la vida, las poblaciones pueden aumentar exponencialmente sin límite. El crecimiento exponencial es muy rápido y los seres vivos aprovechan esta capacidad cuando pueden. Por ejemplo, una célula de levadura en una solución de azúcar se dividirá para formar dos células que luego se dividirán para producir cuatro, luego ocho, 16, 32, 64 y así sucesivamente. La curva exponencial aumenta aún más rápidamente cuando animales como los conejos tienen varias crías en lugar de solo dos. Estos tipos de curvas de crecimiento se observan solo durante períodos cortos en la vida real porque los factores limitantes naturales impactan en la tasa de crecimiento para desacelerarlo. Mientras el crecimiento exponencial esté en efecto, las poblaciones que lo experimentan aumentan o se vuelven más densas independientemente del número ya incluido en la población.
Cómo los factores limitantes reducen el crecimiento de la población
Las poblaciones no suelen crecer de forma ilimitada porque los factores naturales limitantes detienen el aumento de la población. Dos factores limitantes son la falta de recursos y la mortalidad. Si los organismos no pueden encontrar suficientes recursos que necesitan para crecer y reproducirse, tendrán menos crías o ninguna y la tasa de crecimiento de la población bajará. Si muchos en la población mueren debido a depredadores o enfermedades, el crecimiento de la población también se reduce. Si la falta de recursos como alimentos o agua provoca una alta tasa de mortalidad, también limita el crecimiento, pero el mecanismo en este caso es diferente de la falta de alimentos que simplemente conduce a un menor número de nacimientos. Los factores limitantes tienen el mayor efecto sobre las grandes poblaciones que han crecido rápidamente.
El crecimiento exponencial con factores limitantes da como resultado el crecimiento logístico
El modelo de crecimiento logístico combina el crecimiento exponencial con los factores limitantes que operan para una población en particular. Por ejemplo, las células de levadura en una solución de azúcar se multiplican para producir un crecimiento exponencial, pero su factor limitante puede ser la falta de alimento. Una vez que se ingiere el azúcar, las células de levadura no pueden crecer ni multiplicarse. Para algunas poblaciones de levaduras, un segundo factor limitante es el alcohol que producen. Si hay mucha azúcar en la solución, no faltará comida, pero el alcohol producido por las células de levadura eventualmente las matará y reducirá la población.
Como resultado de factores limitantes, el crecimiento logístico comienza como un crecimiento exponencial cuando una población es pequeña y tiene mucha comida y agua. A medida que crece la población, los factores limitantes comienzan a ralentizar el crecimiento, ya que es más difícil encontrar alimentos. Finalmente, el crecimiento logístico predice un estado estable en el que hay suficiente comida y agua para mantener una población en un nivel estable.
El crecimiento de la población puede ser caótico en lugar de logístico
El crecimiento logístico se basa en un aumento gradual de la población hasta los límites naturales de la población. Una debilidad de este modelo de crecimiento de la población es que el crecimiento puede ser tan rápido que la población sobrepasa el límite natural. Por ejemplo, los conejos que tienen un gran suministro de pasto y agua tienden a tener camadas grandes con mucha frecuencia y su población puede crecer hasta superar con creces el suministro de alimentos. En este caso, los conejos comen toda la comida y luego mueren de hambre. La población cae casi a cero, pero sobreviven algunos conejos. La hierba vuelve a crecer y el ciclo se repite de forma caótica e impredecible. En situaciones de la vida real, los modelos de crecimiento poblacional logísticos y caóticos son posibles, pero el modelo de crecimiento exponencial solo se aplica durante períodos cortos.