A népesség növekedésének mintái egy ökoszisztémában

Számos tényező befolyásolja a populáció növekedési szokásait, de az egyik tényező a fajok belső növekedési üteme. A születési arány mínusz a halálozási arány környezeti korlátozások nélkül meghatározza a fajok belső növekedési ütemét. Az ökoszisztémán belül azonban az erőforrások korlátai és a ragadozás a népesség növekedését is befolyásolják. A populáció növekedésének négy fő mintája van: J-minta, logisztikai növekedés, időbeli ingadozás és ragadozó-zsákmány kölcsönhatás. A J-mintázatú populációnövekedés ritkán tart fenn, mivel a természetes korlátok végül a populációváltozás másik három mintájának egyikét vagy többet rákényszerítik a fajra.

A korlátlan erőforrásokkal rendelkező, verseny nélküli és ragadozó népesség J-alakú népességnövekedést mutat. Az exponenciális növekedés néven is ismert népességnövekedés lassan kezdődik, amikor kevés az egyed, majd gyorsan növekszik a belső növekedési üteme mellett. A növekedési ráta hamarosan majdnem vertikális lesz. Míg ez történhet a populáció tűz vagy betegség következtében bekövetkező süllyedése után, a J-alakú populáció növekedése a legtöbb makrofajnál ritkán fordul elő. Egy másik alkalommal, amikor a J alakú növekedés bekövetkezik, amikor egy faj új környezetbe költözik, ahol nincs verseny vagy ragadozás. Az invazív fajok, például a smaragd hamufúró és az ázsiai ponty növekedési mintázata J alakú populáció növekedést mutat. Általában a J alakú népességnövekedés nem tartható fenn sokáig, végül erőforrások vagy verseny korlátozza őket.

Az erőforrások vagy a verseny által korlátozott népesség logisztikai növekedési mintázattal rendelkezik. A népesség növekedése lassan indul és exponenciális fázissal rendelkezik, hasonlóan a J alakú növekedéshez, de versenyeznie kell az erőforrásokért, és soha nem éri el belső növekedési ütemét. Végül a növekedési sebesség stabil állapotba szűkül, amikor a környezet nem képes támogatni a faj további egyedeit. Ez az állandó állapot a környezet teherbíró képessége. Néha a lakosság túllépi a maximális teherbírást, ami gyors elhulláshoz vezet, általában éhezés miatt. A populáció a teherbíró képesség alá csökken, majd lassan visszaáll a teherbíró képességre. Ezek a népességnövekedés egy ideig folytatódhatnak, különösen, ha maga a teherbírás megváltozik.

Az évszakos változások nagy hatással vannak néhány rövid életű fajra, például a kovafélékre és az algákra. Egyes fajok nagy szezonális populációnövekedéssel járnak. Miután a körülmények megszabadították a ragadozástól, a gyors alganövekedés algavirágzást okoz. Más fajok szezonális populáció-elnyomásban szenvednek, amikor hideg időjárás következik be. Az édesvízi tavak kovaféléke a népesség hideg időben pusztul el. A gyors belső növekedési sebességű kovafajok kezdetben exponenciális növekedési rátával rendelkeznek, de a lassabban szaporodó diatómák végül felváltják a gyorsabban növekvő fajokat meleg. A lehűlő őszi hőmérséklet megakadályozza, hogy a lassabban növekvő kovafélék teljesen megszüntessék a versenyt. Ezek a gyorsan növekvő kova növekedési mintái gyors növekedést mutatnak magas számra, lassú visszaesést alacsony számra, csökkenő népességnövekedést, amelyet téli haláleset követ. Az ökoszisztéma teherbíró képessége folyamatosan változik ezeknél az organizmusoknál, és ennek eredményeként változik a faj numerikus válasza.

Az egyik legtöbbet vizsgált populációnövekedési modell az, ahol a ragadozó és a zsákmány populációk együtt ingadoznak; a ragadozó populáció növekedése szinte mindig elmarad a zsákmányállomány növekedésétől. Ez az oszcilláló minta a Lotka-Volterra modell. Ezekben az ökoszisztémákban a ragadozás okozta numerikus válasz a zsákmány populációjának növekedését irányítja a zsákmány populációjának növekedését korlátozó szűkös források helyett. A zsákmányállomány csökkenése után a ragadozóállomány is csökken; a zsákmányállomány ezután exponenciálisan növekszik, amíg a ragadozó populáció visszapattan. Ezekben a modellekben a betegségek és paraziták ragadozóként viselkednek, mert növelik a zsákmány halálozási arányát.