Un model de creștere a populației încearcă să prezică populația unui organism care se reproduce după reguli fixe. În funcție de câte ori se reproduce un organism, de câte organisme noi produce de fiecare dată și de cât de des se reproduce, modelul poate prezice care va fi populația la un moment dat. Pentru majoritatea populațiilor, există factori care limitează creșterea și care reduc populația teoretic posibilă. Acestea includ resurse limitate, rate naturale de deces și prădători. Diferite tipuri de creștere a populației sunt supuse acestor constrângeri și necesită diferite tipuri de modele de populație pentru a prezice cu precizie care va fi populația în viitor.
Modelul de bază al creșterii populației: creștere exponențială
Având în vedere suficientă hrană, apă și alte resurse necesare vieții, populațiile pot crește exponențial fără limite. Creșterea exponențială este foarte rapidă, iar ființele vii profită de această capacitate atunci când pot. De exemplu, o celulă de drojdie într-o soluție de zahăr se va divide pentru a forma două celule care apoi se divid pentru a produce patru, apoi opt, 16, 32, 64 și așa mai departe. Curba exponențială crește și mai rapid atunci când animalele precum iepurii au mai mulți tineri în loc de doar doi. Aceste tipuri de curbe de creștere sunt văzute doar pentru perioade scurte în viața reală, deoarece factorii limitativi naturali influențează rata de creștere pentru a o încetini. Atâta timp cât creșterea exponențială este în vigoare, populațiile care o experimentează cresc sau devin mai dense indiferent de numărul deja inclus în populație.
Cum factorii limitativi reduc creșterea populației
Populațiile nu cresc de obicei într-un mod nelimitat, deoarece factorii naturali limitativi opresc creșterea populației. Doi factori limitativi sunt lipsa resurselor și mortalitatea. Dacă organismele nu găsesc resurse suficiente pentru a crește și a se reproduce, vor avea mai puțini sau deloc tineri, iar rata de creștere a populației scade. Dacă mulți din populație mor din cauza prădătorilor sau a bolilor, creșterea populației este, de asemenea, redusă. Dacă lipsa resurselor precum hrana sau apa determină o rată ridicată a mortalității, aceasta limitează și creșterea, dar mecanismul în acest caz este diferit de lipsa hranei care duce pur și simplu la mai puține nașteri. Factorii limitativi au cel mai mare efect asupra populațiilor mari care au crescut rapid.
Creșterea exponențială cu factori limitativi are ca rezultat o creștere logistică
Modelul de creștere logistică combină creșterea exponențială cu factorii limitativi care funcționează pentru o anumită populație. De exemplu, celulele de drojdie dintr-o soluție de zahăr se înmulțesc pentru a produce o creștere exponențială, dar factorul lor limitativ poate fi lipsa de alimente. Odată ce zahărul este consumat, celulele de drojdie nu pot crește și se pot înmulți. Pentru unele populații de drojdie, un al doilea factor limitativ este alcoolul pe care îl produc. Dacă există o mulțime de zahăr în soluție, nu va lipsi mâncarea, dar alcoolul produs de celulele de drojdie le va ucide în cele din urmă și va reduce populația.
Ca urmare a factorilor limitativi, creșterea logistică începe ca o creștere exponențială atunci când o populație este mică și are multă hrană și apă. Pe măsură ce populația crește, factorii limitativi încep să încetinească creșterea, deoarece alimentele sunt mai greu de găsit. În cele din urmă, creșterea logistică prezice o stare stabilă în care există doar suficientă hrană și apă pentru a menține o populație la un nivel constant.
Creșterea populației poate fi mai degrabă haotică decât logistică
Creșterea logistică se bazează pe o creștere treptată a populației până la limitele naturale ale populației. O slăbiciune a acestui model de creștere a populației este că creșterea poate fi atât de rapidă încât populația depășește limita naturală. De exemplu, iepurii care au o cantitate mare de iarbă și apă tind să aibă așternuturi mari foarte frecvent și populația lor poate crește până să depășească cu mult aprovizionarea cu alimente. În acest caz, iepurii mănâncă toată mâncarea și apoi mor de foame. Populația scade aproape de zero, dar câțiva iepuri supraviețuiesc. Iarba crește înapoi și ciclul se repetă într-un mod haotic, imprevizibil. În situațiile din viața reală, sunt posibile atât modele logistice cât și haotice de creștere a populației, dar modelul de creștere exponențială se aplică doar pentru perioade scurte.