De nombreux facteurs affectent les schémas de croissance des populations, mais l'un d'entre eux est le taux de croissance intrinsèque d'une espèce. Le taux de natalité moins le taux de mortalité sans restrictions environnementales définit un taux de croissance intrinsèque de l'espèce. Au sein d'un écosystème, cependant, les limites des ressources et la prédation affectent également la croissance de la population. Il existe quatre principaux schémas de croissance de la population: le schéma en J, la croissance logistique, la fluctuation temporelle et l'interaction prédateur-proie. La croissance de la population en J persiste rarement, car les limitations naturelles finissent par imposer un ou plusieurs des trois autres modèles de changement de population à l'espèce.
Croissance du modèle J
Une population aux ressources illimitées, sans compétition et sans prédation affiche une croissance démographique en forme de J. Également appelée croissance exponentielle, la croissance de la population commence lentement lorsqu'il y a peu d'individus, puis augmente rapidement à son taux de croissance intrinsèque. Le taux de croissance devient bientôt presque vertical. Bien que cela puisse se produire après une chute de population due à un incendie ou à une maladie, la croissance de la population en forme de J se produit rarement chez la plupart des macro-espèces. Une autre fois que la croissance en forme de J se produit, c'est lorsqu'une espèce se déplace dans un nouvel environnement où il n'y a pas de compétition ou de prédation. Le modèle de croissance d'une espèce envahissante, comme l'agrile du frêne et la carpe asiatique, montre une croissance de la population en forme de J. Normalement, la croissance démographique en forme de J ne peut pas être maintenue longtemps, étant finalement limitée par les ressources ou la concurrence.
Croissance logistique
Les populations limitées par les ressources ou la concurrence ont des modèles de croissance logistique. La croissance démographique commence lentement et a une phase exponentielle, similaire à la croissance en forme de J, mais doit rivaliser pour les ressources et n'atteint jamais son taux de croissance intrinsèque. Finalement, le taux de croissance diminue pour atteindre un état stable lorsque l'environnement ne peut plus supporter d'individus de l'espèce. Cet état d'équilibre est la capacité de charge de l'environnement. Parfois, la population dépasse la capacité de charge maximale, ce qui entraîne une mortalité rapide, généralement due à la famine. La population tombe en dessous de la capacité de charge, puis se rétablit lentement jusqu'à la capacité de charge. Ces oscillations de la croissance démographique peuvent se poursuivre pendant un certain temps, surtout si la capacité de charge elle-même change.
Modèles de croissance à contrôle temporel
Les changements saisonniers ont des effets importants sur certaines espèces à courte durée de vie telles que les diatomées et les algues. Certaines espèces ont de grandes poussées saisonnières de croissance démographique. Une fois libérée par les circonstances de la prédation, la croissance rapide des algues provoque des proliférations d'algues. D'autres espèces souffrent de la suppression saisonnière de la population lorsque le temps froid frappe. Les diatomées des lacs d'eau douce souffrent du dépérissement de la population par temps froid. Les espèces de diatomées avec des taux de croissance intrinsèques rapides ont initialement un taux de croissance de population exponentiel, mais les espèces de diatomées à reproduction plus lente finissent par remplacer les espèces à croissance plus rapide lorsque les températures chaud. Les températures d'automne fraîches empêchent les diatomées à croissance plus lente d'éliminer complètement la compétition. Les modèles de croissance de ces diatomées à croissance rapide montrent une croissance rapide jusqu'à un nombre élevé, un lent retour à un faible nombre, une augmentation de la croissance de la population automnale suivie d'une mortalité hivernale. La capacité de charge de l'écosystème est en constante évolution pour ces organismes, ce qui entraîne une variation de la réponse numérique de l'espèce.
Modèles de croissance des proies des prédateurs
L'un des modèles de croissance de population les plus étudiés est celui où les populations de prédateurs et de proies oscillent ensemble; la croissance de la population de prédateurs est presque toujours en retard par rapport à la croissance de la population de proies. Ce motif oscillant est le modèle Lotka-Volterra. Dans ces écosystèmes, la réponse numérique causée par la prédation contrôle la croissance de la population de la proie au lieu de ressources rares limitant la croissance de la population de la proie. Après le déclin de la population de proies, la population de prédateurs diminue également; la population de proies croît alors de façon exponentielle jusqu'à ce que la population de prédateurs rebondisse. Dans ces modèles, les maladies et les parasites agissent comme des prédateurs car ils augmentent le taux de mortalité des proies.