รูปแบบของการเติบโตของประชากรในระบบนิเวศ

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อรูปแบบการเติบโตของประชากร แต่ปัจจัยหนึ่งคืออัตราการเติบโตที่แท้จริงของสปีชีส์ อัตราการเกิดลบด้วยอัตราการเสียชีวิตโดยไม่มีข้อจำกัดด้านสิ่งแวดล้อมกำหนดอัตราการเติบโตที่แท้จริงของสปีชีส์ อย่างไรก็ตาม ภายในระบบนิเวศ การจำกัดทรัพยากรและการปล้นสะดมยังส่งผลต่อการเติบโตของประชากรด้วย รูปแบบการเติบโตของประชากรมีสี่รูปแบบหลัก: รูปแบบ J, การเติบโตทางลอจิสติกส์, ความผันผวนชั่วคราวและปฏิสัมพันธ์ระหว่างเหยื่อและเหยื่อ การเติบโตของประชากรรูปแบบ J ไม่ค่อยยังคงมีอยู่เนื่องจากข้อจำกัดตามธรรมชาติในที่สุดก็กำหนดรูปแบบการเปลี่ยนแปลงประชากรอย่างน้อยหนึ่งรูปแบบจากอีกสามรูปแบบ

ประชากรที่มีทรัพยากรไม่จำกัด ไม่มีการแข่งขันและการปล้นสะดม แสดงถึงการเติบโตของประชากรรูปตัว J หรือที่เรียกว่าการเติบโตแบบทวีคูณ การเติบโตของประชากรเริ่มต้นอย่างช้าๆ เมื่อมีบุคคลเพียงไม่กี่คน จากนั้นจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่อัตราการเติบโตที่แท้จริง อัตราการเติบโตในไม่ช้าก็เกือบจะเป็นแนวตั้ง แม้ว่าสิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้หลังจากที่จำนวนประชากรลดลงเนื่องจากไฟไหม้หรือโรคภัยไข้เจ็บ การเติบโตของประชากรรูปตัว J เกิดขึ้นไม่บ่อยนักในสปีชีส์ขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ อีกครั้งหนึ่งที่การเจริญเติบโตรูปตัว J เกิดขึ้นเมื่อสปีชีส์ย้ายเข้าไปอยู่ในสภาพแวดล้อมใหม่ที่ไม่มีการแข่งขันหรือการปล้นสะดม รูปแบบการเติบโตของสายพันธุ์ที่รุกราน เช่น หนอนเจาะขี้เถ้ามรกตและปลาคาร์พเอเชีย แสดงให้เห็นการเติบโตของประชากรรูปตัว J โดยปกติ การเติบโตของประชากรรูปตัว J ไม่สามารถรักษาไว้ได้นาน ในที่สุดจะถูกจำกัดด้วยทรัพยากรหรือการแข่งขัน

ประชากรที่ถูกจำกัดด้วยทรัพยากรหรือการแข่งขันมีรูปแบบการเติบโตด้านลอจิสติกส์ การเติบโตของประชากรเริ่มต้นอย่างช้าๆ และมีระยะเลขชี้กำลัง คล้ายกับการเติบโตของรูปตัว J แต่ต้องแข่งขันกันเพื่อทรัพยากรและไม่ไปถึงอัตราการเติบโตที่แท้จริง ในที่สุดอัตราการเติบโตจะลดลงสู่สภาวะคงที่เมื่อสภาพแวดล้อมไม่สามารถรองรับบุคคลในสายพันธุ์ได้อีก สภาวะคงตัวนี้คือความสามารถในการรองรับสิ่งแวดล้อม บางครั้งประชากรเกินขีดความสามารถสูงสุดที่นำไปสู่การตายอย่างรวดเร็ว ซึ่งมักเกิดจากความอดอยาก ประชากรลดลงต่ำกว่าความสามารถในการบรรทุก แล้วค่อยๆ ฟื้นตัวเป็นขีดความสามารถในการบรรทุก ความผันผวนของการเติบโตของประชากรเหล่านี้สามารถดำเนินต่อไปได้ระยะหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากความสามารถในการรองรับเปลี่ยนแปลงไป

การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลมีผลกระทบอย่างมากต่อสัตว์อายุสั้นบางชนิด เช่น ไดอะตอมและสาหร่าย บางชนิดมีการเติบโตของประชากรตามฤดูกาลเป็นจำนวนมาก เมื่อพ้นสภาพจากการปล้นสะดม สาหร่ายเติบโตอย่างรวดเร็วทำให้เกิดบุปผาสาหร่าย สายพันธุ์อื่นต้องทนทุกข์ทรมานจากการปราบปรามประชากรตามฤดูกาลเมื่ออากาศหนาวเย็น ไดอะตอมในทะเลสาบน้ำจืดได้รับผลกระทบจากประชากรที่เสียชีวิตในสภาพอากาศหนาวเย็น สปีชีส์ไดอะตอมที่มีอัตราการเติบโตที่แท้จริงอย่างรวดเร็วในขั้นต้นจะมีอัตราการเติบโตของประชากรแบบทวีคูณ แต่ ไดอะตอมที่สืบพันธุ์ช้ากว่าในที่สุดแทนที่ชนิดที่เติบโตเร็วกว่าเมื่ออุณหภูมิ อบอุ่น อุณหภูมิการตกที่เย็นลงช่วยป้องกันไม่ให้ไดอะตอมที่เติบโตช้ากว่ากำจัดคู่แข่งโดยสิ้นเชิง รูปแบบการเติบโตของไดอะตอมที่เติบโตอย่างรวดเร็วเหล่านี้แสดงการเติบโตอย่างรวดเร็วสู่ตัวเลขที่สูง การตกต่ำอย่างช้าๆ สู่ตัวเลขที่ต่ำ การเติบโตของประชากรในฤดูใบไม้ร่วงที่เพิ่มขึ้นตามด้วยการตายจากไปในฤดูหนาว ขีดความสามารถในการรองรับของระบบนิเวศนั้นเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาสำหรับสิ่งมีชีวิตเหล่านี้โดยมีการเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ในการตอบสนองเชิงตัวเลขของสปีชีส์

หนึ่งในแบบจำลองการเติบโตของประชากรที่มีการศึกษามากที่สุดคือการที่ประชากรนักล่าและเหยื่อสั่นคลอนด้วยกัน การเติบโตของประชากรนักล่ามักล่าช้าหลังการเติบโตของประชากรเหยื่อ รูปแบบการสั่นนี้คือโมเดล Lotka-Volterra ในระบบนิเวศเหล่านี้ การตอบสนองเชิงตัวเลขที่เกิดจากการปล้นสะดมจะควบคุมการเติบโตของประชากรของเหยื่อ แทนที่จะใช้ทรัพยากรที่หายากซึ่งจำกัดการเติบโตของประชากรของเหยื่อ หลังจากที่จำนวนเหยื่อลดลง ประชากรนักล่าก็เช่นกัน ประชากรเหยื่อจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณจนกว่าประชากรนักล่าจะฟื้นตัว ในแบบจำลองเหล่านี้ โรคและปรสิตทำหน้าที่เป็นผู้ล่าเพราะจะเพิ่มอัตราการตายของเหยื่อ