Le dimensioni della popolazione sono dinamiche, aumentano con i tassi di natalità e l'immigrazione, e diminuiscono con i tassi di mortalità e l'emigrazione. In condizioni ideali con risorse illimitate, le popolazioni possono aumentare in modo esponenziale, il che traccia come una curva del tasso di crescita a forma di J delle dimensioni della popolazione rispetto al tempo. Questo tipo di curva è caratteristico delle specie invasive appena introdotte, o delle popolazioni che hanno subito cali catastrofici e stanno rimbalzando.

Tuttavia, condizioni ambientali realistiche limitano il numero di individui che possono occupare un habitat. Questo limite è noto come capacità di trasporto dell'habitat. A causa delle capacità di trasporto, la crescita della popolazione è generalmente meglio rappresentata dalle curve a forma di S (logistica). La popolazione inizialmente aumenta esponenzialmente fino a raggiungere la capacità di trasporto, a quel punto le limitazioni delle risorse causano il livellamento o la fluttuazione della crescita intorno alla capacità di trasporto, producendo una curva a forma di S.

Crescita esponenziale

Il tasso pro capite di aumento della popolazione, r, è la variazione della dimensione della popolazione (calcolata come la dimensione attuale della popolazione meno la dimensione iniziale della popolazione) divisa per la dimensione iniziale della popolazione. Quando non ci sono limiti ambientali e si presume che l'immigrazione e l'emigrazione siano uguali, la popolazione può crescere al suo ritmo massimo, noto come suo potenziale biotico, o r_max. Pertanto, il tasso pro capite di aumento in condizioni illimitate è r_max N (dimensione della popolazione). Quando la dimensione della popolazione viene tracciata nel tempo, questo produce una curva del tasso di crescita a forma di J, che rappresenta un'esplosione di popolazione non controllata. Ad esempio, i batteri, come E. coli, si riproducono per fissione, raddoppiando le dimensioni della loro popolazione ogni generazione dopo essere stati collocati in un nuovo mezzo. La crescita esponenziale continuerà a verificarsi fino a quando le cellule non saranno più vitali.

Crescita logistica

Le popolazioni realistiche in natura sono limitate da vari fattori ambientali, tra cui predatori, prede, spazio, acqua e altre risorse. Pertanto, la crescita esponenziale non può continuare all'infinito. Il numero di individui di una popolazione che un habitat può sostenere è chiamato capacità di trasporto, o K. Il tasso potenziale di crescita di una popolazione è proporzionale a (K-N)/K. Qui, K-N è il numero di individui che possono essere aggiunti alle popolazioni prima che raggiunga noto. Pertanto, (K-N)/K rappresenta la frazione della capacità di trasporto disponibile. Pertanto, man mano che il numero di individui nella popolazione si avvicina alla capacità di trasporto, il tasso di crescita della popolazione diminuisce. Questo traccia come una curva del tasso di crescita logistica a forma di S caratterizzata da una crescita esponenziale iniziale (a causa delle basse dimensioni della popolazione e delle ampie risorse), seguita da una diminuzione della crescita man mano che le risorse diventano più limitate. Ad esempio, le popolazioni di lucertole di Anolis sulle isole hanno tassi di crescita più bassi rispetto alle loro controparti continentali a causa della diminuzione dell'accesso alle risorse e allo spazio, che riduce la capacità di trasporto sulle isole.