Soorten bevolkingsgroeimodellen

Een populatiegroeimodel probeert de populatie te voorspellen van een organisme dat zich voortplant volgens vaste regels. Afhankelijk van hoe vaak een organisme zich voortplant, hoeveel nieuwe organismen het elke keer produceert en hoe vaak het zich voortplant, kan het model voorspellen wat de populatie op een bepaald moment zal zijn. Voor de meeste populaties zijn er groeibeperkende factoren die de theoretisch mogelijke populatie verkleinen. Deze omvatten beperkte middelen, natuurlijke sterftecijfers en roofdieren. Verschillende soorten bevolkingsgroei zijn onderhevig aan deze beperkingen en vereisen verschillende soorten bevolkingsmodellen om nauwkeurig te voorspellen wat de bevolking in de toekomst zal zijn.

Met voldoende voedsel, water en andere hulpbronnen die nodig zijn voor het leven, kunnen populaties exponentieel toenemen zonder limiet. Exponentiële groei is erg snel en levende wezens profiteren van deze mogelijkheid wanneer ze kunnen. Een gistcel in een suikeroplossing zal zich bijvoorbeeld delen om twee cellen te vormen die zich vervolgens delen om er vier te produceren, dan acht, 16, 32, 64 enzovoort. De exponentiële curve stijgt nog sneller wanneer dieren zoals konijnen meerdere jongen hebben in plaats van slechts twee. Dit soort groeicurves wordt in het echte leven slechts gedurende korte perioden gezien, omdat natuurlijke beperkende factoren de groeisnelheid beïnvloeden om deze te vertragen. Zolang exponentiële groei van kracht is, nemen de populaties die het ervaren toe of worden dichter, ongeacht het aantal dat al in de populatie is opgenomen.

Populaties groeien meestal niet onbeperkt, omdat natuurlijke beperkende factoren de bevolkingsgroei tegenhouden. Twee beperkende factoren zijn gebrek aan middelen en sterfte. Als organismen niet genoeg van de hulpbronnen kunnen vinden die ze nodig hebben om te groeien en zich voort te planten, zullen ze minder of geen jongen hebben en neemt de bevolkingsgroei af. Als velen in de bevolking sterven als gevolg van roofdieren of ziekten, neemt ook de bevolkingsgroei af. Als een gebrek aan middelen zoals voedsel of water een hoog sterftecijfer veroorzaakt, beperkt het ook de groei, maar het mechanisme in dit geval is anders dan een gebrek aan voedsel dat simpelweg leidt tot minder geboorten. Beperkende factoren hebben het grootste effect op grote populaties die snel zijn gegroeid.

Het logistieke groeimodel combineert exponentiële groei met de beperkende factoren die voor een bepaalde populatie werken. De gistcellen in een suikeroplossing vermenigvuldigen zich bijvoorbeeld om exponentiële groei te produceren, maar hun beperkende factor kan een gebrek aan voedsel zijn. Als de suiker eenmaal is gegeten, kunnen de gistcellen niet groeien en zich vermenigvuldigen. Voor sommige gistpopulaties is een tweede beperkende factor de alcohol die ze produceren. Als er veel suiker in de oplossing zit, zal er geen gebrek aan voedsel zijn, maar de alcohol die door de gistcellen wordt geproduceerd, zal ze uiteindelijk doden en de populatie verminderen.

Als gevolg van beperkende factoren begint logistieke groei als exponentiële groei wanneer een populatie klein is en veel voedsel en water heeft. Naarmate de bevolking groeit, beginnen de beperkende factoren de groei te vertragen, omdat voedsel moeilijker te vinden is. Ten slotte voorspelt logistieke groei een stabiele toestand waarin er net genoeg voedsel en water is om een ​​populatie op peil te houden.

Logistieke groei is gebaseerd op een geleidelijke bevolkingsgroei tot aan de natuurlijke grenzen van de bevolking. Een zwak punt in dit bevolkingsgroeimodel is dat de groei zo snel kan gaan dat de bevolking de natuurlijke grens overschrijdt. Konijnen die een grote voorraad gras en water hebben, hebben bijvoorbeeld vaak grote nesten en hun populatie kan groeien om de voedselvoorziening ver te overtreffen. In dit geval eten de konijnen al het voedsel op en verhongeren ze. De populatie daalt tot bijna nul, maar een paar konijnen overleven. Het gras groeit terug en de cyclus herhaalt zich op een chaotische, onvoorspelbare manier. In reële situaties zijn zowel logistieke als chaotische modellen voor bevolkingsgroei mogelijk, maar het exponentiële groeimodel is alleen van toepassing voor korte perioden.