Процеси збільшення і зменшення розмірів популяції підкоряються певним законам. Збільшення розмірів визначається репродуктивним (біотичних) потенціалом організмів і опором середовища. Максимальний репродуктивний потенціал - цетеоретична швидкість розмноження при необмеженої доступності ресурсів середовища. Він залежить від вікової структури популяції і співвідношення в ній самців і самок (в разі статевого розмноження).
Опір середовища відповідає всій сукупності лімітують (тобто обмежують можливості організмів) біотичних і абіотичних факторів, які перешкоджають реалізації максимального репродуктивного потенціалу. Сюди відносятьсяяк зовнішні по відношенню до популяції впливу (хижацтво, доступність їжі, тепло, світло, простір і т. п.), так і її внутрішні регулюючі механізми, наприклад внутрішньовидова конкуренція і територіальність, Вага ці фактори пов'язані механізмами негативного зворотного зв'язку. Наприклад дефіцит якого-небудь ресурсу (скажімо, їжі) загострює внутрішньовидову конкуренцію, а це скорочує популяцію, приводячи до того, що його знову вистачає всім тим, хто вижив.
Рівновага між біотичних потенціалом і опором середовища відповідає так званої несучої ємності середовища, тобто кількості особин даного виду, здатних вижити при існуючій доступності ресурсів.
Криві росту
Виділяють дві основні форми кривих росту - Чисто експоненційну (J-образну) і сігмоідную (S-подібну).
Сігмоідную, або S-подібна, Крива описує ситуацію, при якій в новому для популяції местообитании її щільність спочатку зростає повільно (лаг-фаза, відповідна періоду адаптації до умов), а потім швидко, майже експоненціально. Після деякого часу швидкість зростання сповільнюється і стає в кінцевому підсумку нульовий: народжуваність повністю врівноважується смертністю. Кажуть, що крива виходить на плато. Уповільнення зростання популяції пояснюється збільшенням внутрішньовидової конкуренції за ресурси, наприклад їжу або місця гніздування. В результаті за механізмом негативного зворотного зв'язку підвищується смертність особин і сповільнюється їх розмноження (менший відсоток злучаються тварин, зростання числа викликаних стресом викиднів і т. п.). Іншими словами, зростаючий опір середовища врівноважує біотичний потенціал.
Такий тип популяційного зростання називають залежним від щільності, оскільки для даного набору ресурсів швидкість зростання визначається числом особин в обмеженому просторі, займаному популяцією. Велика кількість організмів, відповідне виходу кривої на плато (нульова швидкість росту), - це максимальна несуча ємність середовища для даного виду.
S-подібні криві зростання чисельності властиві популяціям багатьох мікроорганізмів, рослин і тварин як в лабораторних, так і в польових умовах. Наочним прикладом може служити зростання бактерій на свіжій культу-ральної середовищі (рис. 12.8). S-подібний ріст чисельності фітопланктону може спостерігатися навесні в озерах і океанах. Він спостерігається також у комах (наприклад, борошняні хрущаки) і кліщів, інтродукованих в нове місцепроживання з достатком їжі і відсутністю хижаків.
Експоненціальне зростання без виходу на плато (J-подібна крива) відповідає ситуації, при якій після початкового адаптаційного періоду (лаг-фази) чисельність особин різко зростає, але потім зростання раптово припиняється, коли починає проявлятися отс> тствовавшее перш опір середовища. Таке зростання популяції називають незалежним від щільності, оскільки він нічим не стримується до останнього моменту, за яким слід масова загибель особин. Ця загибель в свою чергу може викликатися або настанням несприятливого сезону, або закінченням сезону розмноження самих організмів або їх основних жертв. Іноді гіьель запрограмована в життєвому циклі особин на момент, безпосередньо наступний за розмноженням (у однорічних рослин, лососевих), або викликається зовнішнім втручанням, наприклад інсектицидної обробкою посівів для знищення комах-шкідників. В цілому для таких популяцій типові циклічні «злети» і «падіння» чисельності (демографічні вибухи та катастрофи), що спостерігаються, скажімо, у деяких ненажерливих комах-фітофагів або пов'язані з водорослево «цвітіння».