Pola Pertumbuhan Penduduk dalam Suatu Ekosistem

Banyak faktor yang mempengaruhi pola pertumbuhan populasi, tetapi salah satu faktornya adalah tingkat pertumbuhan intrinsik spesies. Tingkat kelahiran dikurangi tingkat kematian tanpa batasan lingkungan mendefinisikan tingkat pertumbuhan intrinsik spesies. Dalam suatu ekosistem, bagaimanapun, keterbatasan sumber daya dan predasi juga mempengaruhi pertumbuhan populasi. Ada empat pola utama pertumbuhan populasi: pola-J, pertumbuhan logistik, fluktuasi temporal, dan interaksi predator-mangsa. Pertumbuhan populasi pola-J jarang bertahan karena keterbatasan alam akhirnya memaksakan satu atau lebih dari tiga pola perubahan populasi lainnya pada spesies.

Sebuah populasi dengan sumber daya tak terbatas, tidak ada persaingan dan tidak ada predasi menampilkan pertumbuhan populasi berbentuk J. Juga dikenal sebagai pertumbuhan eksponensial, pertumbuhan populasi dimulai perlahan ketika ada beberapa individu dan kemudian meningkat pesat pada tingkat pertumbuhan intrinsiknya. Tingkat pertumbuhan segera menjadi hampir vertikal. Meskipun hal ini dapat terjadi setelah populasi turun karena kebakaran atau penyakit, pertumbuhan populasi berbentuk J jarang terjadi pada sebagian besar spesies makro. Waktu lain pertumbuhan berbentuk J terjadi adalah ketika suatu spesies pindah ke lingkungan baru di mana tidak ada persaingan atau pemangsaan. Pola pertumbuhan spesies invasif, seperti penggerek abu zamrud dan ikan mas Asia, menunjukkan pertumbuhan populasi berbentuk J. Biasanya, pertumbuhan populasi berbentuk J tidak dapat dipertahankan lama, akhirnya dibatasi oleh sumber daya atau persaingan.

Populasi yang dibatasi oleh sumber daya atau persaingan memiliki pola pertumbuhan logistik. Pertumbuhan penduduk dimulai dengan lambat dan memiliki fase eksponensial, mirip dengan pertumbuhan berbentuk J, tetapi harus bersaing untuk mendapatkan sumber daya dan tidak pernah mencapai tingkat pertumbuhan intrinsiknya. Akhirnya, tingkat pertumbuhan berkurang ke keadaan stabil ketika lingkungan tidak dapat mendukung lebih banyak individu dari spesies tersebut. Keadaan tunak ini merupakan daya dukung lingkungan. Kadang-kadang populasi melampaui daya dukung maksimum yang mengarah ke kematian yang cepat, biasanya karena kelaparan. Populasi turun di bawah daya dukung, dan kemudian perlahan pulih ke daya dukung. Osilasi pertumbuhan penduduk ini dapat berlanjut untuk beberapa waktu, terutama jika daya dukung itu sendiri berubah.

Perubahan musim memiliki efek besar pada beberapa spesies berumur pendek seperti diatom dan alga. Beberapa spesies memiliki ledakan pertumbuhan populasi musiman yang besar. Setelah dibebaskan oleh keadaan dari predasi, pertumbuhan alga yang cepat menyebabkan pertumbuhan alga. Spesies lain menderita penindasan populasi musiman ketika cuaca dingin melanda. Diatom di danau air tawar mengalami kematian populasi dalam cuaca dingin. Spesies diatom dengan tingkat pertumbuhan intrinsik yang cepat pada awalnya memiliki tingkat pertumbuhan populasi eksponensial, tetapi spesies diatom yang bereproduksi lebih lambat akhirnya menggantikan spesies yang tumbuh lebih cepat ketika suhu hangat. Suhu penurunan pendinginan mencegah diatom yang tumbuh lebih lambat dari sepenuhnya menghilangkan kompetisi. Pola pertumbuhan diatom yang tumbuh cepat ini menunjukkan pertumbuhan yang cepat ke angka yang tinggi, kemerosotan yang lambat kembali ke angka yang rendah, peningkatan pertumbuhan populasi musim gugur diikuti oleh kematian musim dingin. Daya dukung ekosistem terus berubah untuk organisme ini dengan variasi yang dihasilkan dalam respons numerik spesies.

Salah satu model pertumbuhan populasi yang paling banyak dipelajari adalah di mana populasi predator dan mangsa berosilasi bersama; pertumbuhan populasi predator hampir selalu tertinggal dari pertumbuhan populasi mangsa. Pola osilasi ini adalah model Lotka-Volterra. Dalam ekosistem ini, respons numerik yang disebabkan oleh predasi mengendalikan pertumbuhan populasi mangsa, bukan sumber daya yang langka yang membatasi pertumbuhan populasi mangsa. Setelah populasi mangsa menurun, begitu pula populasi pemangsa; populasi mangsa kemudian tumbuh secara eksponensial sampai populasi predator pulih kembali. Dalam model ini, penyakit dan parasit bertindak sebagai predator karena meningkatkan tingkat kematian mangsa.