Рост населения

Численность популяции – величина динамическая; она увеличивается с рождаемостью и иммиграцией и уменьшается с уровнем смертности и эмиграции. В идеальных условиях при неограниченных ресурсах численность населения может увеличиваться экспоненциально, что отображается в виде J-образной кривой темпов роста численности популяции в зависимости от времени. Этот тип кривой характерен для недавно интродуцированных инвазивных видов или популяций, которые испытали катастрофическое сокращение и восстанавливаются.

Однако реальные условия окружающей среды ограничивают количество особей, которые могут занимать место обитания. Этот предел известен как пропускная способность среды обитания. Из-за пропускной способности рост популяции обычно лучше представляется S-образными (логистическими) кривыми. Первоначально популяция увеличивается экспоненциально до тех пор, пока не будет достигнута пропускная способность, и в этот момент ограничения ресурсов приводят к тому, что рост выравнивается или колеблется вокруг пропускной способности, образуя S-образную кривую.

Экспоненциальный рост

Темп прироста населения на представителя поппуляции, r, представляет собой изменение численности популяции (рассчитанное как текущая численность популяции минус первоначальная численность популяции), деленное на начальную численность популяции. Когда нет экологических ограничений и предполагается, что иммиграция и эмиграция равны, популяция может расти с максимальной скоростью, известной как ее биотический потенциал, или r _max . Следовательно, темп прироста на при неограниченных условиях составляет r _max * N (численность популяции). Когда размер популяции наносится на график с течением времени, получается J-образная кривая темпов роста, представляющая неконтролируемый демографический взрыв. Например, бактерии, такие как E. coli , размножаются путем деления, удваивая размер своей популяции каждое поколение после помещения в новую среду. Экспоненциальный рост будет продолжаться до тех пор, пока клетки не перестанут быть жизнеспособными.

Логистический рост

Реалистичные популяции в природе ограничены различными факторами окружающей среды, включая хищников, добычу, космос, воду и другие ресурсы. Следовательно, экспоненциальный рост не может продолжаться бесконечно. Количество особей в популяции, которое может поддерживать среда обитания, называется пропускной способностью, или K. Потенциальная скорость роста популяции пропорциональна (K-N) / K. Здесь K-N – это количество особей, которое можно добавить в популяцию до того, как она достигнет своей вместимости. Таким образом, (K-N) / K представляет собой долю доступного прироста. Следовательно, по мере приближения количества особей в популяции к пропускной способности, скорость роста популяции снижается. Это строится в виде S-образной кривой темпов логистического роста, характеризующейся начальным экспоненциальным ростом (из-за низкой численности популяции и обильных ресурсов), за которым следует снижение роста по мере того, как ресурсы становятся более ограниченными. Например, популяции ящериц Anolis на островах имеют более низкие темпы роста, чем их аналоги на материке, в результате ограниченного доступа к ресурсам и пространству, что снижает пропускную способность островов.