Come l’abbondanza delle risorse influenza la dinamica delle popolazioni?
L’abbondanza di risorse ambientali come cibo, acqua e spazio determina come l’abbondanza della popolazione cambia nel tempo. In presenza di risorse illimitate, le popolazioni crescono esponenzialmente. Se si traccia il numero di individui in una popolazione in crescita esponenziale nel tempo, si trova una curva a forma di J dove la pendenza diventa sempre più ripida. Questa curva è descritta dalla seguente equazione:
N t >= N 0 > e rt
Dove N 0 è il numero iniziale di individui, N t è il numero di individui in un tempo futuro, r è il tasso di crescita, t è il tempo, ed e è la base del logaritmo naturale (approssimativamente 2,718). Il tasso di aumento ( r ) è determinato dalla differenza tra i tassi di nascita e di morte della popolazione. Nel 1999 il Bureau of the Census degli Stati Uniti ha stimato il tasso di aumento della popolazione ( r ) per la popolazione umana mondiale a 0,0129 (o 1,29%) all’anno. Poche popolazioni naturali crescono a tassi esponenziali per lunghi periodi di tempo perché le risorse diventano tipicamente limitanti quando l’abbondanza della popolazione è molto alta.
In un ambiente in cui le risorse diventano limitate, le popolazioni mostrano un modello di crescita chiamato crescita logistica. In questo caso, se si traccia il numero di individui nella popolazione nel tempo, si trova una curva sigmoidale, o a forma di S. Quando l’abbondanza della popolazione è bassa, la popolazione cresce esponenzialmente. Tuttavia, quando la dimensione della popolazione aumenta, le risorse diventano limitate, il tasso di crescita della popolazione rallenta e la curva di abbondanza della popolazione si appiattisce. Il numero di individui presenti nella popolazione quando il tasso di crescita rallenta a zero è chiamato K, la capacità di carico. La capacità di carico è il numero massimo teorico di individui che l’ambiente può sostenere. Anche se le stime di K per gli esseri umani sono controverse, la maggior parte sono intorno ai 12 miliardi.
Usando concetti della biologia di base della popolazione, i biologi hanno distinto due strategie per la crescita della popolazione. Alcune specie hanno caratteristiche che permettono loro di crescere rapidamente quando si crea un ambiente con risorse abbondanti (per esempio, una nuova radura in una foresta). Queste specie sono chiamate specie r-selezionate e tipicamente si riproducono in giovane età e producono molta prole. Altre specie, chiamate specie selezionate K, hanno caratteristiche che le rendono adatte alla vita in ambienti dove c’è un’intensa competizione per risorse limitate. Queste specie sono spesso forti concorrenti, si riproducono più tardi nella vita e producono meno prole delle specie r-selezionate.