Padrões de crescimento populacional em um ecossistema

Muitos fatores afetam os padrões de crescimento da população, mas um fator é a taxa de crescimento intrínseca da espécie. A taxa de natalidade menos a taxa de mortalidade sem restrições ambientais define uma taxa de crescimento intrínseca da espécie. Dentro de um ecossistema, entretanto, os limites de recursos e a predação também afetam o crescimento populacional. Existem quatro padrões principais de crescimento populacional: padrão J, crescimento logístico, flutuação temporal e interação predador-presa. O crescimento populacional do padrão J raramente persiste, pois as limitações naturais eventualmente impõem um ou mais dos outros três padrões de mudança populacional na espécie.

Uma população com recursos ilimitados, sem competição e sem predação exibe um crescimento populacional em forma de J. Também conhecido como crescimento exponencial, o crescimento populacional começa lentamente quando há poucos indivíduos e aumenta rapidamente em sua taxa de crescimento intrínseca. A taxa de crescimento logo se torna quase vertical. Embora isso possa acontecer após uma queda populacional devido a fogo ou doença, o crescimento populacional em forma de J ocorre raramente na maioria das espécies macro. Outra ocasião em que o crescimento em forma de J ocorre é quando uma espécie se move para um novo ambiente onde não há competição ou predação. O padrão de crescimento de uma espécie invasora, como a broca-esmeralda e a carpa asiática, demonstra o crescimento populacional em forma de J. Normalmente, o crescimento populacional em forma de J não pode ser mantido por muito tempo, sendo eventualmente limitado por recursos ou competição.

Populações limitadas por recursos ou competição têm padrões de crescimento logístico. O crescimento populacional começa lentamente e tem uma fase exponencial, semelhante ao crescimento em forma de J, mas deve competir por recursos e nunca atingir sua taxa de crescimento intrínseca. Eventualmente, a taxa de crescimento diminui para um estado estável, quando o ambiente não consegue mais suportar mais nenhum indivíduo da espécie. Este estado estacionário é a capacidade de suporte do meio ambiente. Às vezes, a população ultrapassa a capacidade máxima de suporte, levando à rápida morte, geralmente devido à fome. A população cai abaixo da capacidade de suporte e, então, lentamente recupera a capacidade de suporte. Essas oscilações de crescimento populacional podem continuar por algum tempo, especialmente se a própria capacidade de suporte mudar.

As mudanças sazonais têm grandes efeitos em algumas espécies de vida curta, como diatomáceas e algas. Algumas espécies têm grandes surtos de crescimento populacional sazonal. Uma vez livre da predação pelas circunstâncias, o rápido crescimento das algas causa a proliferação de algas. Outras espécies sofrem com a supressão sazonal da população quando o clima frio atinge. Diatomáceas em lagos de água doce sofrem com a morte da população no clima frio. As espécies de diatomáceas com taxas de crescimento intrínseco rápido inicialmente têm uma taxa de crescimento populacional exponencial, mas espécies de diatomáceas de reprodução mais lenta eventualmente substituem as espécies de crescimento mais rápido quando as temperaturas caloroso. As baixas temperaturas de resfriamento evitam que as diatomáceas de crescimento mais lento eliminem completamente a competição. Esses padrões de crescimento de diatomáceas de crescimento rápido mostram um crescimento rápido para números altos, uma queda lenta de volta para números baixos, um aumento do crescimento populacional de queda seguido de morte no inverno. A capacidade de suporte do ecossistema está em constante fluxo para esses organismos, com variação resultante na resposta numérica das espécies.

Um dos modelos de crescimento populacional mais estudados é aquele em que as populações de predadores e presas oscilam juntas; o crescimento da população de predadores quase sempre fica atrás do crescimento da população de presas. Este padrão oscilante é o modelo Lotka-Volterra. Nestes ecossistemas, a resposta numérica causada pela predação controla o crescimento populacional da presa em vez de recursos escassos que limitam o crescimento populacional da presa. Depois que a população de presas diminui, também diminui a população de predadores; a população de presas então cresce exponencialmente até que a população de predadores se recupere. Nesses modelos, doenças e parasitas atuam como predadores, pois aumentam a taxa de mortalidade das presas.