Vzorci rasti prebivalstva v ekosistemu

Številni dejavniki vplivajo na vzorce rasti prebivalstva, en dejavnik pa je notranja stopnja rasti vrste. Stopnja rodnosti, zmanjšana za stopnjo smrtnosti brez okoljskih omejitev, določa stopnjo notranje rasti vrste. Vendar pa znotraj ekosistema omejitve virov in plenjenje vplivajo tudi na rast prebivalstva. Obstajajo štirje glavni vzorci rasti prebivalstva: J-vzorec, logistična rast, časovno nihanje in interakcija plenilec-plen. Rast populacije po vzorcu J redko traja, saj naravne omejitve na koncu nalagajo enega ali več od ostalih treh vzorcev sprememb populacije.

Populacija z neomejenimi viri, brez konkurence in brez plenilstva kaže na rast prebivalstva v obliki črke J. Znana tudi kot eksponentna rast, rast populacije se začne počasi, ko je malo posameznikov, nato pa hitro narašča s svojo notranjo stopnjo rasti. Stopnja rasti kmalu postane skoraj navpična. Čeprav se to lahko zgodi po padcu populacije zaradi požara ali bolezni, se rast populacije v obliki črke J pri večini makro vrst pojavlja redko. Drugič pride do rasti v obliki črke J, ko se vrsta preseli v novo okolje, kjer ni konkurence ali plenilstva. Vzorec rasti invazivnih vrst, kot sta smaragdni pepel in azijski krap, kaže rast prebivalstva v obliki črke J. Običajno rasti prebivalstva v obliki črke J ni mogoče dolgo vzdrževati, sčasoma pa ga omejujejo viri ali konkurenca.

Prebivalstvo, omejeno z viri ali konkurenco, ima vzorce logistične rasti. Rast prebivalstva se začne počasi in ima eksponentno fazo, podobno rasti v obliki črke J, vendar mora tekmovati za vire in nikoli ne doseže svoje notranje stopnje rasti. Sčasoma se stopnja rasti zmanjša v stabilno stanje, ko okolje ne more več podpirati posameznikov vrste. To stabilno stanje je nosilnost okolja. Včasih prebivalstvo preseže največjo nosilnost, kar vodi do hitrega umiranja, običajno zaradi stradanja. Populacija pade pod nosilnost in nato počasi okreva do nosilnosti. Ta nihanja rasti prebivalstva se lahko nadaljujejo še nekaj časa, zlasti če se spremeni sama nosilnost.

Sezonske spremembe močno vplivajo na nekatere kratkotrajne vrste, kot so diatomeji in alge. Nekatere vrste imajo velike sezonske rasti populacije. Ko so okoliščine osvobojene plenilstva, povzročijo cvetenje alg. Druge vrste trpijo zaradi sezonskega zatiranja populacije, ko zadene mrzlo vreme. Diatomeji v sladkovodnih jezerih trpijo zaradi odmiranja prebivalstva v hladnem vremenu. Diatomske vrste s hitrimi lastnimi stopnjami rasti imajo sprva eksponentno stopnjo rasti populacije, vendar počasneje razmnožujoče se vrste diatomejev sčasoma nadomestijo hitreje rastoče vrste pri temperaturah toplo. Hladilne jesenske temperature preprečujejo, da bi počasneje rastoči diatomeji popolnoma odpravili konkurenco. Vzorci rasti teh hitro rastočih diatomov kažejo hitro rast do visokega števila, počasen padec nazaj na nizko število, padec rasti prebivalstva, ki mu sledi zimsko umiranje. Nosilnost ekosistema se za te organizme nenehno spreminja, posledično pa se spreminjajo številčni odziv vrst.

Eden najbolj preučenih modelov rasti prebivalstva je, kjer populacije plenilcev in plena nihajo skupaj; rast populacije plenilcev skoraj vedno zaostaja za rastjo populacije plena. Ta nihajni vzorec je model Lotka-Volterra. V teh ekosistemih številčni odziv, ki ga povzroča plenjenje, nadzira rast populacije plena, namesto da bi omejeni viri omejevali rast populacije plena. Po zmanjšanju populacije plena tudi populacija plenilcev; populacija plena nato eksponentno narašča, dokler se populacija plenilcev ne povrne. V teh modelih bolezni in paraziti delujejo kot plenilci, ker povečujejo stopnjo smrtnosti plena.