El tamaño de la población es dinámico, aumentando con las tasas de natalidad y la inmigración, y disminuyendo con las tasas de mortalidad y la emigración. En condiciones ideales, con recursos ilimitados, las poblaciones pueden aumentar exponencialmente, que se representa como una curva en forma de J de la tasa de crecimiento del tamaño de la población frente al tiempo. Este tipo de curva es característica de las especies invasoras recién introducidas, o de poblaciones que han sufrido declives catastróficos y están repuntando.

Sin embargo, las condiciones ambientales realistas limitan el número de individuos que pueden ocupar un hábitat. Este límite se conoce como la capacidad de carga del hábitat. Debido a las capacidades de transporte, el crecimiento de la población generalmente está mejor representado por curvas en forma de S (logística). Inicialmente la población aumenta exponencialmente hasta que se alcanza la capacidad de carga, momento en el que las limitaciones de recursos hacen que el crecimiento se nivele o fluctúe alrededor de la capacidad de carga, produciendo una curva en forma de S.

El crecimiento exponencial

La tasa per cápita de aumento de la población, r, es el cambio en el tamaño de la población (calculado como el tamaño actual de la población menos el tamaño de la población inicial) dividido por el tamaño de la población inicial. Cuando no hay límites ambientales y se supone que la inmigración y la emigración son iguales, la población puede crecer a su tasa máxima, conocida como su potencial biótico, o r_max. Por lo tanto, la tasa per cápita de aumento en condiciones ilimitadas es r_max * N (tamaño de la población). Cuando el tamaño de la población se relaciona gráficamente con el tiempo, esto produce una curva de tasa de crecimiento en forma de J, que representa una explosión de población sin control. Por ejemplo, las bacterias, como E. coli, se reproducen por fisión, duplicando su tamaño de población cada generación después de ser colocadas en un nuevo medio. El crecimiento exponencial seguirá ocurriendo hasta que las células ya no sean viables.

El crecimiento logístico

Las poblaciones realistas en la naturaleza están limitadas por varios factores ambientales, incluyendo los depredadores, las presas, el espacio, el agua y otros recursos. Por lo tanto, el crecimiento exponencial no puede continuar indefinidamente. El número de individuos de una población que un hábitat puede apoyar se denomina capacidad de carga, o K. La tasa potencial de crecimiento de una población es proporcional a (K-N)/K. Aquí, K-N es el número de individuos que se pueden agregar a las poblaciones antes de que alcance la capacidad. Por lo tanto, (K-N)/K representa la fracción de la capacidad de carga disponible. Por lo tanto, a medida que el número de individuos en la población se acerca a la capacidad de carga, la tasa de crecimiento de la población disminuye. Esto se traza como una curva de tasa de crecimiento logístico en forma de S caracterizada por el crecimiento exponencial inicial (debido al bajo tamaño de la población y los amplios recursos), seguido de una disminución en el crecimiento a medida que los recursos se vuelven más limitados. Por ejemplo, las poblaciones de lagartos anolis en las islas tienen tasas de crecimiento más bajas que sus contrapartes continentales como resultado de la disminución del acceso a los recursos y al espacio, lo que reduce la capacidad de carga en las islas.