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28.5: Crescimento Populacional
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Population Growth
 
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28.5: Population Growth

28.5: Crescimento Populacional

Population size is dynamic, increasing with birth rates and immigration, and decreasing with death rates and emigration. In ideal conditions with unlimited resources, populations can increase exponentially, which plots as a J-shaped growth rate curve of population size against time. This type of curve is characteristic of newly-introduced invasive species, or populations that have suffered catastrophic declines and are rebounding.

However, realistic environmental conditions limit the number of individuals that can occupy a habitat. This limit is known as the habitat’s carrying capacity. Because of carrying capacities, population growth is generally better represented by S-shaped (logistic) curves. The population initially increases exponentially until the carrying capacity is reached, at which point resource limitations cause growth to level off or fluctuate around the carrying capacity, producing an S-shaped curve.

Exponential Growth

The per capita rate of population increase, r, is the change in population size (calculated as the present population size minus the initial population size) divided by the initial population size. When there are no environmental limits and immigration and emigration are assumed to be equal, the population can grow at its maximal rate, known as its biotic potential, or rmax. Therefore, the per capita rate of increase under unlimited conditions is rmax * N (population size). When the population size is plotted over time, this produces a J-shaped growth rate curve, representing an unchecked population explosion. For example, bacteria, like E. coli, reproduce by fission, doubling their population size every generation after being placed in a new medium. Exponential growth will continue to occur until the cells are no longer viable.

Logistic Growth

Realistic populations in nature are limited by various environmental factors including predators, prey, space, water, and other resources. Therefore, exponential growth cannot continue indefinitely. The number of individuals of a population that a habitat can support is called the carrying capacity, or K. A population’s potential rate of growth is proportional to (K-N)/K. Here, K-N is the number of individuals that can be added to the populations before it reaches capacity. Thus, (K-N)/K represents the fraction of available carrying capacity. Therefore, as the number of individuals in the population gets closer to the carrying capacity, the rate of population growth decreases. This plots as an S-shaped logistic growth rate curve characterized by initial exponential growth (due to low population size and ample resources), followed by a decrease in growth as resources become more limited. For example, populations of Anolis lizards on islands have lower growth rates than their mainland counterparts as a result of decreased access to resources and space, which lowers the carrying capacity on islands.

O tamanho da população é dinâmico, aumentando com as taxas de natalidade e imigração, e diminuindo com as taxas de mortalidade e emigração. Em condições ideais com recursos ilimitados, as populações podem aumentar exponencialmente, o que é representado como uma curva de taxa de crescimento em forma de J do tamanho populacional em relação ao tempo. Este tipo de curva é característico de espécies invasoras recém-introduzidas, ou populações que sofreram declínios catastróficos e estão em recuperação.

No entanto, condições ambientais realistas limitam o número de indivíduos que podem ocupar um habitat. Esse limite é conhecido como capacidade de carga do habitat. Devido às capacidades de carga, o crescimento populacional é geralmente melhor representado por curvas em forma de S (logísticas). A população inicialmente aumenta exponencialmente até à capacidade de carga ser atingida, momento em que as limitações de recursos fazem com que o crescimento se nivele ou flutue em torno da capacidade de carga, produzindo uma curva em forma de S.

Crescimento Exponencial

A taxa per capita de aumento populacional, r, é a mudança no tamanho da população (calculada como o tamanho populacional atual menos o tamanho da população inicial) dividida pelo tamanho da população inicial. Quando não há limites ambientais e a imigração e a emigração são consideradas iguais, a população pode crescer na sua taxa máxima, conhecida como o seu potencial biótico, ou rmax. Portanto, a taxa de aumento per capita em condições ilimitadas é de rmax * N (tamanho populacional). Quando o tamanho da população é traçado ao longo do tempo, isso produz uma curva de taxa de crescimento em forma de J, representando uma explosão populacional descontrolada. Por exemplo, bactérias, como E. coli, reproduzem-se por fissão, duplicando o seu tamanho populacional a cada geração após serem colocadas em um novo meio. O crescimento exponencial continuará a ocorrer até que as células não sejam mais viáveis.

Crescimento Logístico

Populações realistas na natureza são limitadas por vários fatores ambientais, incluindo predadores, presas, espaço, água e outros recursos. Portanto, o crescimento exponencial não pode continuar indefinidamente. O número de indivíduos de uma população que um habitat pode suportar é chamado de capacidade de carga, ou K. A taxa potencial de crescimento de uma população é proporcional a (K-N)/K. Aqui, K-N é o número de indivíduos que podem ser adicionados às populações antes de atingir a capacidade. Assim, (K-N)/K representa a fração da capacidade de carga disponível. Portanto, à medida que o número de indivíduos na população se aproxima da capacidade de carga, a taxa de crescimento populacional diminui. Isso é traçado como uma curva de taxa de crescimento logístico em forma de S caracterizada pelo crescimento exponencial inicial (devido ao baixo tamanho populacional e aos amplos recursos), seguida pela diminuição do crescimento à medida que os recursos se tornam mais limitados. Por exemplo, as populações de lagartos Anolis nas ilhas têm taxas de crescimento mais baixas do que suas equivalentes continentais como resultado da diminuição do acesso a recursos e espaço, o que reduz a capacidade de carga nas ilhas.

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