Ökosüsteemi rahvastiku kasvu mustrid

Paljud tegurid mõjutavad populatsiooni kasvumustreid, kuid üks tegur on liigi sisemine kasvukiirus. Sündimus, millest on lahutatud keskkonnasäästlike piirangute puudumine, määrab liigi sisemise kasvukiiruse. Ökosüsteemi piires mõjutavad ressursside piiramine ja röövimine ka rahvastiku kasvu. Rahvastiku juurdekasvul on neli peamist mustrit: J-muster, logistiline kasv, ajaliselt kõikuv ja kiskja-saaklooma vastasmõju. J-tüüpi populatsiooni kasv püsib harva, kuna looduslikud piirangud sunnivad liikidele lõpuks ühte või enamat ülejäänud kolmest populatsiooni muutumise mustrist.

Piiramata ressurssidega, konkurentsita ja röövellik populatsioon näitab J-kujulist rahvaarvu kasvu. Tuntud ka kui eksponentsiaalne kasv, algab rahvastiku kasv aeglaselt, kui inimesi on vähe, ja tõuseb seejärel kiiresti oma sisemise kasvukiiruse juures. Kasvumäär muutub peagi peaaegu vertikaalseks. Kuigi see võib juhtuda pärast populatsiooni langemist tulekahju või haiguse tõttu, toimub J-kujuline populatsiooni kasv enamikul makroliikidel harva. Teine aeg, mil J-kujuline kasv toimub, on see, kui liik kolib uude keskkonda, kus puudub konkurents ega kisklus. Invasiivse liigi, näiteks smaragd-tuhapuur ja Aasia karpkala kasvumuster näitab J-kujulist populatsiooni kasvu. Tavaliselt ei saa J-kujulist rahvastiku kasvu kaua säilitada, seda piiravad lõpuks ressursid või konkurents.

Ressursside või konkurentsiga piiratud populatsioonidel on logistiline kasvumuster. Rahvastiku kasv algab aeglaselt ja sellel on eksponentsiaalne faas, mis on sarnane J-kujulise kasvuga, kuid peab ressursside pärast konkureerima ega jõua kunagi oma sisemise kasvuni. Lõpuks väheneb kasvukiirus stabiilsesse olekusse, kui keskkond ei suuda enam liigi isendeid toetada. See püsiv olek on keskkonna kandevõime. Mõnikord ületab elanikkond maksimaalse kandevõime, mis viib kiiresti surmani, tavaliselt nälja tõttu. Elanikkond langeb alla kandevõime ja taastub seejärel aeglaselt kandevõimeks. Need populatsiooni kasvu võnked võivad veel mõnda aega jätkuda, eriti kui kandevõime ise muutub.

Hooajalistel muutustel on suur mõju mõnele lühiajalisele liigile, nagu ränivetikad ja vetikad. Mõne liigi populatsioonide hooajaline kasv on suur. Kui olud on kisklusest vabanenud, põhjustab vetikate kiire kasv vetikate õitsemist. Külmade ilmade korral kannatavad teised liigid populatsiooni hooajalise pärssimise all. Mageveejärvede diatoomid kannatavad külma ilmaga rahvastiku suremise tõttu. Kiire sisemise kasvukiirusega diatoomiliikidel on esialgu eksponentsiaalne populatsiooni kasvukiirus, kuid aeglasemalt paljunevad diatoomiliigid asendavad temperatuuride korral lõpuks kiiremini kasvavad liigid soe. Jahedad sügistemperatuurid takistavad aeglasemalt kasvavatel diatoomidel konkurentsi täielikult kõrvaldada. Need kiiresti kasvavad diatomiumi kasvumustrid näitavad kiiret kasvu suureks, aeglast madalseisu langust, rahvaarvu kasvu langust, millele järgneb talvine surm. Ökosüsteemi kandevõime on nende organismide jaoks pidevalt muutuv, mille tagajärjel varieeruvad liigi arvulised reaktsioonid.

Üks enim uuritud populatsiooni kasvumudeleid on see, kus kiskjate ja saakide populatsioonid võnkuvad koos; kiskjate populatsiooni kasv jääb saaklooma populatsiooni kasvust peaaegu alati maha. See võnkuv muster on Lotka-Volterra mudel. Nendes ökosüsteemides kontrollib röövloomade põhjustatud arvuline vastus saagi populatsiooni kasvu, selle asemel, et saakide populatsiooni kasvu piiraks napp ressurss. Pärast saakloomade arvu vähenemist väheneb ka kiskjate arvukus; saakloomade populatsioon kasvab seejärel plahvatuslikult, kuni kiskjate populatsioon taastub. Nendes mudelites toimivad haigused ja parasiidid kiskjatena, kuna suurendavad saagi suremust.