Väestönkasvumallien tyypit

Populaation kasvumalli yrittää ennustaa kiinteiden sääntöjen mukaan lisääntyvän organismin populaatiota. Riippuen siitä, kuinka monta kertaa organismi lisääntyy, kuinka monta uutta organismia se tuottaa joka kerta ja kuinka usein se lisääntyy, malli voi ennustaa, mikä populaatio tietyllä hetkellä on. Suurimmalle osalle väestöä on kasvua rajoittavia tekijöitä, jotka vähentävät teoreettisesti mahdollista väestöä. Näihin kuuluvat rajalliset resurssit, luonnollinen kuolleisuus ja saalistajat. Eri väestönkasvutyypit ovat näiden rajoitusten alaisia ​​ja edellyttävät erityyppisiä väestömalleja, jotta voidaan ennustaa tarkasti väestö tulevaisuudessa.

Ottaen huomioon tarpeeksi ruokaa, vettä ja muita elämään tarvittavia resursseja, populaatiot voivat kasvaa eksponentiaalisesti ilman rajoituksia. Eksponentiaalinen kasvu on erittäin nopeaa ja elävät olennot hyödyntävät tätä kykyä aina kun pystyvät. Esimerkiksi hiivasolu sokeriliuoksessa jakautuu muodostamaan kaksi solua, jotka sitten jakautuvat tuottamaan neljä, sitten kahdeksan, 16, 32, 64 ja niin edelleen. Eksponentiaalinen käyrä nousee vielä nopeammin, kun eläimillä, kuten kaneilla, on useita poikia vain kahden sijaan. Tämäntyyppisiä kasvukäyriä nähdään tosielämässä vain lyhyitä jaksoja, koska luonnolliset rajoittavat tekijät vaikuttavat kasvunopeuteen hidastamaan sitä. Niin kauan kuin eksponentiaalinen kasvu on voimassa, sitä kokevat populaatiot lisääntyvät tai tiheytyvät väestöön jo sisällytetystä lukumäärästä riippumatta.

Väestöt eivät yleensä kasva rajoittamattomasti, koska luonnolliset rajoittavat tekijät pysäyttävät väestönkasvun. Kaksi rajoittavaa tekijää ovat resurssien puute ja kuolleisuus. Jos organismit eivät löydä tarpeeksi kasvun ja lisääntymisen edellyttämiä resursseja, heillä on vähemmän tai ei lainkaan nuoria ja populaation kasvu hidastuu. Jos monet väestöstä kuolevat saalistajien tai tautien takia, myös väestönkasvu hidastuu. Jos resurssien, kuten ruoan tai veden, puute aiheuttaa suuren kuolleisuuden, se myös rajoittaa kasvua, mutta mekanismi tässä tapauksessa eroaa ruoan puutteesta, joka yksinkertaisesti johtaa vähemmän syntymiin. Rajoittavilla tekijöillä on suurin vaikutus suuriin väestöryhmiin, jotka ovat kasvaneet nopeasti.

Logistinen kasvumalli yhdistää eksponentiaalisen kasvun tietylle väestölle toimiviin rajoittaviin tekijöihin. Esimerkiksi sokeriliuoksessa olevat hiivasolut lisääntyvät eksponentiaalisen kasvun tuottamiseksi, mutta niiden rajoittava tekijä voi olla ruoan puute. Kun sokeri on syöty, hiivasolut eivät voi kasvaa ja lisääntyä. Joillekin hiivapopulaatioille toinen rajoittava tekijä on niiden tuottama alkoholi. Jos liuoksessa on paljon sokeria, ruoasta ei tule puutetta, mutta hiivasolujen tuottama alkoholi lopulta tappaa ne ja vähentää väestöä.

Rajoittavien tekijöiden seurauksena logistinen kasvu alkaa eksponentiaalisena kasvuna, kun väestö on pieni ja siellä on paljon ruokaa ja vettä. Väestön kasvaessa rajoittavat tekijät alkavat hidastaa kasvua, koska ruokaa on vaikea löytää. Lopuksi logistinen kasvu ennustaa vakaan tilan, jossa on vain tarpeeksi ruokaa ja vettä pitämään väestö tasaisella tasolla.

Logistinen kasvu perustuu väestön asteittaiseen kasvuun väestön luonnollisiin rajoihin. Tämän väestönkasvumallin heikkous on, että kasvu voi olla niin nopeaa, että väestö ylittää luonnollisen rajan. Esimerkiksi kaneilla, joilla on paljon ruohoa ja vettä, on yleensä suuria pentueita, ja niiden populaatio voi kasvaa huomattavasti yli elintarviketarjonnan. Tässä tapauksessa kanit syövät kaiken ruoan ja sitten nälkää. Populaatio laskee lähelle nollaa, mutta muutama kani hengissä. Ruoho kasvaa takaisin ja sykli toistuu kaoottisella, arvaamattomalla tavalla. Tosielämän tilanteissa sekä logistiset että kaoottiset väestönkasvumallit ovat mahdollisia, mutta eksponentiaalista kasvumallia sovelletaan aina vain lyhyisiin jaksoihin.