דפוסי גידול אוכלוסין במערכת אקולוגית

גורמים רבים משפיעים על דפוסי גידול האוכלוסייה, אך גורם אחד הוא קצב הגידול הפנימי של המין. שיעור הילודה פחות שיעור התמותה ללא מגבלות סביבתיות מגדיר קצב גידול מהותי. בתוך מערכת אקולוגית, לעומת זאת, מגבלות משאבים וטרף משפיעות גם על גידול האוכלוסייה. ישנם ארבעה דפוסים עיקריים של גידול אוכלוסין: דפוס J, צמיחה לוגיסטית, תנודות זמניות ואינטראקציה עם טורף. גידול אוכלוסיית דפוסי J לעיתים נדירות נמשך מכיוון שמגבלות טבעיות מטילות בסופו של דבר אחד או יותר משלושת דפוסי השינוי האחרים של האוכלוסייה על המין.

אוכלוסייה עם משאבים בלתי מוגבלים, ללא תחרות וללא טרף מציגה גידול אוכלוסין בצורת J. המכונה גם צמיחה מעריכית, גידול האוכלוסייה מתחיל לאט כאשר ישנם מעט אנשים ואז גדל במהירות בקצב הצמיחה המהותי שלו. קצב הצמיחה הופך בקרוב לכמעט אנכי. אמנם זה יכול לקרות לאחר צניחת אוכלוסייה עקב שריפה או מחלה, אך גידול האוכלוסייה בצורת J מתרחש לעיתים רחוקות ברוב מיני המקרו. פעם נוספת בה מתרחשת צמיחה בצורת J היא כאשר מין עובר לסביבה חדשה שאין בה תחרות או טורף. דפוס הגידול של מין פולשני, כמו אפר אמרלד וקרפיונים אסייתיים, מדגים את גידול האוכלוסייה בצורת J. בדרך כלל, לא ניתן לשמור על גידול אוכלוסייה בצורת J לאורך זמן, ובסופו של דבר מוגבל על ידי משאבים או תחרות.

אוכלוסיות מוגבלות על ידי משאבים או תחרות הן בעלות דפוסי צמיחה לוגיסטיים. גידול האוכלוסייה מתחיל לאט ויש לו שלב אקספוננציאלי, הדומה לגידול בצורת J, אך עליו להתחרות על משאבים ולעולם אינו מגיע לקצב הצמיחה המהותי שלו. בסופו של דבר, קצב הצמיחה מתחדד למצב יציב כאשר הסביבה אינה יכולה לתמוך בעוד אנשים מהמין. מצב יציב זה הוא יכולת הנשיאה של הסביבה. לפעמים האוכלוסייה מחליפה את יכולת הנשיאה המרבית המובילה למוות מהיר, בדרך כלל בגלל רעב. האוכלוסייה יורדת מתחת לכושר הנשיאה, ואז לאט לאט מתאוששת לכושר הנשיאה. תנודות גידול האוכלוסייה הללו יכולות להמשך זמן מה, במיוחד אם יכולת הנשיאה עצמה משתנה.

לשינויים עונתיים יש השפעות גדולות על מינים קצרי מועד כגון דיאטומים ואצות. בחלק מהמינים יש התפרצויות גדולות של אוכלוסייה עונתית. לאחר שחרורו בנסיבות מהטרף, צמיחת אצות מהירה גורמת לפריחת אצות. מינים אחרים סובלים מדיכוי אוכלוסייה עונתי כשמזג ​​האוויר הקר פוגע. דיאטומים באגמי מים מתוקים סובלים מתמותה של אוכלוסייה במזג אוויר קר. מינים דיאטומים עם קצב גידול מהיר מהיר יש בהתחלה קצב גידול אוכלוסין אקספוננציאלי, אך רפרודוקציה איטית יותר של דיאטומים מחליפה בסופו של דבר את המינים הגדלים מהר יותר בטמפרטורות נעים. טמפרטורות נפילה מקוררות מונעות מהדיאטומים הצומחים לאט יותר לבטל לחלוטין את התחרות. דפוסי הצמיחה הצומחים במהירות של דיאטום אלה מראים צמיחה מהירה למספרים גבוהים, צניחה איטית למספרים נמוכים, עלייה בגידול אוכלוסיית הנפילה ואחריה השבתה בחורף. כושר הנשיאה של המערכת האקולוגית שוטף כל העת לאורגניזמים אלה עם וריאציה כתוצאה מהתגובה המספרית של המין.

אחד ממודלי גידול האוכלוסייה הנחקרים ביותר הוא המקום בו אוכלוסיות טורפים וטרפים מתנודדות יחד; גידול אוכלוסיית הטורפים כמעט תמיד מאחור את גידול אוכלוסיית הטרף. דפוס נדנוד זה הוא דגם לוטקה-וולטרה. במערכות אקולוגיות אלה, התגובה המספרית הנגרמת על ידי טורף שולטת בגידול אוכלוסיית הטרף במקום במשאבים דלים המגבילים את גידול אוכלוסיית הטרף. לאחר שאוכלוסיית הטרף הולכת ופוחתת, כך גם אוכלוסיית הטורפים; אז אוכלוסיית הטרף גדלה באופן אקספוננציאלי עד שאוכלוסיית הטורפים מתגברת. במודלים אלה מחלות וטפילים משמשים כטורפים מכיוון שהם מגדילים את שיעור התמותה של הטרף.