Populatsiooni kasvu mudel püüab ennustada fikseeritud reeglite järgi paljuneva organismi populatsiooni. Sõltuvalt sellest, mitu korda organism paljuneb, kui palju uusi organisme iga kord toodab ja kui sageli paljuneb, saab mudel ennustada, milline populatsioon antud ajahetkel on. Enamiku populatsioonide jaoks on kasvu piiravaid tegureid, mis vähendavad teoreetiliselt võimalikku populatsiooni. Nende hulka kuuluvad piiratud ressursid, loomulik suremus ja kiskjad. Erinevad rahvastiku kasvu tüübid on nende piirangute all ja nõuavad erinevat tüüpi rahvastikumudeleid, et täpselt prognoosida, mis rahvastik tulevikus on.
Rahvastiku kasvu põhimudel: eksponentsiaalne kasv
Arvestades piisavalt toitu, vett ja muid eluks vajalikke ressursse, võib populatsioon piiramatult hüppeliselt suureneda. Eksponentsiaalne kasv on väga kiire ja elusolendid kasutavad seda võimalust ära, kui saavad. Näiteks pärmrakk suhkrulahuses jaguneb, moodustades kaks rakku, mis seejärel jagunevad, saades neli, seejärel kaheksa, 16, 32, 64 ja nii edasi. Eksponentsiaalne kõver tõuseb veelgi kiiremini, kui loomadel, näiteks küülikutel, on mitu poega, mitte ainult kaks. Seda tüüpi kasvukõveraid nähakse reaalses elus vaid lühikestel perioodidel, kuna looduslikud piiravad tegurid mõjutavad kasvu kiirust selle aeglustamiseks. Niikaua kui eksponentsiaalne kasv on olemas, suureneb või muutub seda kogev populatsioon hoolimata juba populatsiooni kaasatud arvust.
Kuidas piiravad tegurid vähendavad rahvastiku kasvu
Rahvastik ei kasva tavaliselt piiramatult, kuna looduslikud piiravad tegurid peatavad rahvaarvu suurenemise. Kaks piiravat tegurit on ressursside puudus ja suremus. Kui organismid ei leia piisavalt kasvamiseks ja paljunemiseks vajalikke ressursse, on neil poegi vähem või pole neid üldse ja populatsiooni kasvutempo langeb. Kui paljud elanikkonnast surevad kiskjate või haiguste tõttu, väheneb ka populatsiooni kasv. Kui selliste ressursside nagu toit või vesi puudumine põhjustab kõrget suremust, piirab see ka kasvu, kuid antud juhul on mehhanism erinev toidupuudusest, mis põhjustab lihtsalt vähem sündide arvu. Piiravatel teguritel on suurim mõju kiiresti kasvanud suurtele populatsioonidele.
Eksponentsiaalne kasv koos piiravate teguritega toob kaasa logistilise kasvu
Logistiline kasvumudel ühendab eksponentsiaalse kasvu konkreetse populatsiooni jaoks toimivate piiravate teguritega. Näiteks paljunevad suhkrulahuses olevad pärmirakud eksponentsiaalse kasvu saamiseks, kuid nende piiravaks teguriks võib olla toidupuudus. Kui suhkur on söödud, ei saa pärmirakud kasvada ja paljuneda. Mõne pärmipopulatsiooni jaoks on teiseks piiravaks teguriks nende toodetud alkohol. Kui lahuses on palju suhkrut, ei puudu ka toidupuudus, kuid pärmirakkude toodetud alkohol hävitab need lõpuks ja vähendab populatsiooni.
Piiravate tegurite tagajärjel algab logistiline kasv eksponentsiaalse kasvuna, kui elanikkond on väike ning tal on palju toitu ja vett. Rahvastiku kasvades hakkavad piiravad tegurid kasvu pidurdama, kuna toitu on raskem leida. Lõpuks ennustab logistiline kasv püsivat seisundit, kus toitu ja vett on piisavalt, et hoida populatsiooni stabiilsel tasemel.
Rahvastiku kasv võib olla kaootiline, mitte logistiline
Logistiline kasv põhineb elanikkonna järkjärgulisel suurenemisel elanikkonna loomulike piirideni. Selle rahvastiku kasvu mudeli nõrkuseks on see, et kasv võib olla nii kiire, et rahvastik ületab loodusliku piiri. Näiteks küülikutel, kus on rohkelt rohtu ja vett, on pesakonnad sageli väga suured ja nende populatsioon võib kasvada toiduvarudest kaugele. Sellisel juhul söövad küülikud kogu toidu ja nälgivad siis. Populatsioon langeb nulli lähedale, kuid mõned küülikud jäävad ellu. Muru kasvab tagasi ja tsükkel kordub kaootiliselt, ettearvamatult. Reaalses elus on võimalikud nii logistilised kui kaootilised rahvastiku kasvu mudelid, kuid eksponentsiaalse kasvu mudel kehtib alati vaid lühikestel perioodidel.