Model rasti prebivalstva poskuša napovedati populacijo organizma, ki se razmnožuje po določenih pravilih. Odvisno od tega, kolikokrat se organizem razmnoži, koliko novih organizmov vsakič proizvede in kako pogosto se razmnožuje, lahko model napove, kakšna bo populacija v določenem trenutku. Za večino populacij obstajajo dejavniki, ki omejujejo rast, ki zmanjšujejo teoretično možno populacijo. Sem spadajo omejeni viri, naravna stopnja smrtnosti in plenilci. Različne vrste rasti prebivalstva so podvržene tem omejitvam in zahtevajo različne vrste populacijskih modelov za natančno napovedovanje, kakšno bo prebivalstvo v prihodnosti.
Osnovni model rasti prebivalstva: eksponentna rast
Glede na dovolj hrane, vode in drugih virov, potrebnih za življenje, se lahko prebivalstvo eksponentno poveča brez omejitev. Eksponentna rast je zelo hitra in živa bitja to sposobnost izkoristijo, ko le lahko. Na primer, kvasna celica v raztopini sladkorja se bo razdelila, da bo nastala dve celici, ki se bodo nato razdelile, da bodo nastale štiri, nato osem, 16, 32, 64 itd. Eksponentna krivulja se še hitreje dvigne, ko imajo živali, kot so zajci, več mladih, namesto samo dveh. Te vrste krivulj rasti so v resničnem življenju vidne le kratkotrajno, ker naravni omejevalni dejavniki vplivajo na hitrost rasti in jo upočasnijo. Dokler je eksponentna rast v veljavi, se populacije, ki jo doživljajo, povečujejo ali postanejo bolj goste, ne glede na število, ki je že vključeno v populacijo.
Kako omejujoči dejavniki zmanjšujejo rast prebivalstva
Populacije običajno ne rastejo neomejeno, ker naravni omejevalni dejavniki ustavijo povečanje prebivalstva. Dva omejevalna dejavnika sta pomanjkanje virov in smrtnost. Če organizmi ne najdejo dovolj virov, ki jih potrebujejo za gojenje in razmnoževanje, bodo imeli manj ali nič mladih, stopnja rasti prebivalstva pa se bo zmanjšala. Če veliko prebivalstva umre zaradi plenilcev ali bolezni, se tudi rast prebivalstva zmanjša. Če pomanjkanje virov, kot sta hrana ali voda, povzroči visoko stopnjo umrljivosti, prav tako omejuje rast, vendar se mehanizem v tem primeru razlikuje od pomanjkanja hrane, ki preprosto vodi do manj rojstev. Omejevalni dejavniki imajo največji učinek na velike populacije, ki so hitro rasle.
Eksponentna rast z omejevalnimi dejavniki ima za posledico logistično rast
Model logistične rasti združuje eksponentno rast z omejevalnimi dejavniki, ki delujejo za določeno populacijo. Na primer, celice kvasovk v raztopini sladkorja se množijo, da dosežejo eksponentno rast, vendar je njihov omejevalni dejavnik lahko pomanjkanje hrane. Ko se sladkor poje, celice kvasovk ne morejo več rasti in se razmnoževati. Za nekatere populacije kvasovk je drugi omejevalni dejavnik alkohol, ki ga proizvajajo. Če je v raztopini veliko sladkorja, hrane ne bo primanjkovalo, toda alkohol, ki ga proizvajajo kvasne celice, jih bo sčasoma ubil in zmanjšal populacijo.
Zaradi omejujočih dejavnikov se logistična rast začne kot eksponentna rast, ko je prebivalstvo majhno in ima veliko hrane in vode. Ko prebivalstvo narašča, začnejo omejevalni dejavniki upočasnjevati rast, saj je hrano težje najti. Končno, logistična rast napoveduje stabilno stanje, v katerem je ravno toliko hrane in vode, da se prebivalstvo ohranja na enaki ravni.
Rast prebivalstva je lahko prej kaotična kot logistična
Logistična rast temelji na postopnem povečevanju prebivalstva do naravnih meja prebivalstva. Slabost tega modela rasti prebivalstva je, da je lahko rast tako hitra, da prebivalstvo preseže naravno mejo. Na primer, kunci, ki imajo veliko zaloge trave in vode, imajo pogosto zelo veliko leglo in njihova populacija lahko močno preseže zalogo hrane. V tem primeru zajci pojedo vso hrano in nato stradajo. Populacija se zmanjša na skoraj nič, nekaj zajcev pa preživi. Trava zraste nazaj in cikel se ponovi na kaotičen, nepredvidljiv način. V resničnih življenjskih situacijah sta možna tako logistični kot tudi kaotični model rasti prebivalstva, vendar model eksponentne rasti vedno velja le za kratek čas.
