Obrasci rasta stanovništva u ekosustavu

Mnogi čimbenici utječu na obrasce rasta populacije, ali jedan je faktor svojstveni stupanj rasta vrste. Stopa nataliteta umanjena za stopu smrtnosti bez ekoloških ograničenja definira svojstveni stupanj rasta vrste. Međutim, unutar ekosustava, ograničenja resursa i grabežljivost također utječu na rast stanovništva. Četiri su glavna uzorka rasta stanovništva: J-obrazac, logistički rast, vremenska fluktuacija i interakcija grabežljivac-plijen. Porast populacije J-uzorka rijetko traje jer prirodna ograničenja na kraju nameću jedan ili više od ostala tri uzorka promjene populacije vrstama.

Populacija s neograničenim resursima, bez konkurencije i predatora pokazuje rast stanovništva u obliku slova J. Poznat i kao eksponencijalni rast, rast populacije započinje polako kad ima malo jedinki, a zatim se brzo povećava svojom unutarnjom stopom rasta. Stopa rasta uskoro postaje gotovo vertikalna. Iako se to može dogoditi nakon pada populacije zbog požara ili bolesti, rast populacije u obliku slova J rijetko se javlja kod većine makro vrsta. Drugi se put pojavljuje rast u obliku slova J kada se vrsta preseli u novo okruženje u kojem nema konkurencije ili grabežljivosti. Uzorak rasta invazivne vrste, poput smaragdnog jasena i azijskog šarana, pokazuje rast populacije u obliku slova J. Obično se rast stanovništva u obliku slova J ne može dugo održavati, na kraju ograničen resursima ili konkurencijom.

Populacije ograničene resursima ili konkurencijom imaju logističke obrasce rasta. Rast stanovništva započinje polako i ima eksponencijalnu fazu, sličnu rastu u obliku slova J, ali mora se natjecati za resurse i nikada ne dosegne svoju unutarnju stopu rasta. Na kraju se stopa rasta sužava u stabilno stanje kada okoliš više ne može podržati pojedince vrste. Ovo je stabilno stanje nosivost okoliša. Ponekad populacija prekorači maksimalnu nosivost što dovodi do brzog odumiranja, obično zbog gladi. Populacija pada ispod nosivosti, a zatim se polako oporavlja do nosivosti. Te oscilacije rasta stanovništva mogu se nastaviti neko vrijeme, posebno ako se promijeni sama nosivost.

Sezonske promjene imaju velike učinke na neke kratkotrajne vrste poput dijatomeja i algi. Neke vrste imaju velike sezonske rastove populacije. Jednom oslobođeni od grabežljivosti, brzi rast algi uzrokuje cvjetanje algi. Ostale vrste pate od sezonskog suzbijanja populacije kada zahvati hladno vrijeme. Dijatomeji u slatkovodnim jezerima pate od odumiranja stanovništva u hladnom vremenu. Dijatomske vrste s brzim unutarnjim stopama rasta u početku imaju eksponencijalnu stopu rasta populacije, ali sporije reproducirajuće vrste dijatomeja na kraju zamjenjuju brže rastuće vrste kad temperature toplo. Hlađenje jesenskih temperatura sprječava sporije rastuće dijatomeje da u potpunosti eliminiraju konkurenciju. Uzorci rasta ovih brzorastućih dijatomeja pokazuju brzi rast do visokih brojeva, polagani pad natrag na nizak broj, pad porasta broja stanovništva praćen zimskim odumiranjem. Nosivost ekosustava neprestano se mijenja za ove organizme, što rezultira varijacijama u brojčanom odgovoru vrste.

Jedan od najproučenijih modela porasta stanovništva je mjesto gdje populacije grabežljivca i plijena osciliraju zajedno; rast populacije grabežljivaca gotovo uvijek zaostaje za rastom populacije plijena. Ovaj oscilirajući obrazac je model Lotka-Volterra. U tim ekosustavima, numerički odgovor izazvan grabežljivošću kontrolira rast populacije plijena umjesto da oskudni resursi ograničavaju rast populacije plijena. Nakon što populacija plijena opadne, pada i populacija grabežljivaca; populacija plijena tada raste eksponencijalno dok se populacija grabežljivaca ne oporavi. U tim modelima bolesti i paraziti djeluju kao grabežljivci jer povećavaju stopu smrtnosti plijena.