นิเวศวิทยาของประชากรเป็นแผนกย่อยของนิเวศวิทยาที่เกี่ยวข้องกับพลวัตของประชากรของสายพันธุ์และวิธีที่ประชากรเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม เป็นการศึกษาว่าขนาดประชากรของชนิดพันธุ์เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาและพื้นที่อย่างไร คำนี้มักใช้สลับกันได้กับชีววิทยาของประชากรหรือการเปลี่ยนแปลงของประชากร เขามักจะอธิบายถึงประเภทของการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ เนื่องจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ จำนวนบุคคลที่ปรับตัวได้อย่างเต็มที่จึงเพิ่มขึ้น
ในทางชีววิทยา ประชากรคือระดับการกระจายของสายพันธุ์หนึ่งๆ หรือตัวแทนจำนวนหนึ่งที่อาศัยอยู่ในพื้นที่เดียว
ประวัติศาสตร์
มันเริ่มต้นยังไง? การพัฒนานิเวศวิทยาของประชากรส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับประชากรศาสตร์และตารางชีวิตในปัจจุบัน ส่วนนี้มีความสำคัญมากในสภาวะแวดล้อมปัจจุบัน
นิเวศวิทยาของประชากรมีความสำคัญในชีววิทยาการอนุรักษ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการพัฒนาการวิเคราะห์ความมีชีวิตของประชากร (PVA) ที่คาดการณ์ความน่าจะเป็นระยะยาวของสายพันธุ์ที่เหลืออยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยที่กำหนด แม้ว่านิเวศวิทยานี้เป็นชนิดย่อยของชีววิทยา แต่ก็นำเสนอปัญหาที่น่าสนใจสำหรับนักคณิตศาสตร์และนักสถิติที่ทำงานด้านพลวัตของประชากร ในทางชีววิทยา ประชากรคือหนึ่งในเงื่อนไขหลัก
รุ่น
นิเวศวิทยาใช้แบบจำลองเช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์ แบบจำลองการเปลี่ยนแปลงประชากรอย่างง่ายมักจะเริ่มต้นด้วยตัวแปรหลักสี่ตัว (กระบวนการทางประชากรสี่ขั้นตอน) ซึ่งรวมถึงความตาย การเกิด การย้ายถิ่นฐาน และการย้ายถิ่นฐาน แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ใช้ในการคำนวณการเปลี่ยนแปลงในสถานการณ์ทางประชากรศาสตร์และวิวัฒนาการของประชากรถือว่าไม่มีอิทธิพลจากภายนอก โมเดลอาจมีความซับซ้อนทางคณิตศาสตร์มากขึ้นเมื่อ “…สมมติฐานที่แข่งขันกันหลายข้อขัดแย้งกับข้อมูลในเวลาเดียวกัน”
รูปแบบการพัฒนาประชากรใดๆ สามารถใช้เพื่อหาคุณสมบัติทางคณิตศาสตร์บางประการของประชากรเรขาคณิตได้ ประชากรที่มีขนาดเพิ่มขึ้นทางเรขาคณิตคือประชากรที่รุ่นผสมพันธุ์ไม่ทับซ้อนกัน ในแต่ละรุ่น มีขนาดประชากร (และอาณาเขต) ที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งแสดงเป็น Ne ซึ่งเป็นจำนวนบุคคลในประชากรที่สามารถและจะผสมพันธุ์ในรุ่นการสืบพันธุ์ใดๆ อะไรทำให้เกิดความกังวล
ทฤษฎีการคัดเลือก r/K
แนวคิดที่สำคัญในนิเวศวิทยาของประชากรคือทฤษฎีการเลือก r/K ตัวแปรแรกคือ r (อัตราการเพิ่มขึ้นตามธรรมชาติภายในขนาดประชากรไม่ขึ้นอยู่กับความหนาแน่น) และตัวแปรที่สองคือ K (ความสามารถในการรองรับประชากร ขึ้นอยู่กับความหนาแน่น) ความสัมพันธ์เฉพาะเจาะจงมีบทบาทบางอย่างในเรื่องนี้
R-selected species (เช่น แมลงหลายชนิด เช่น เพลี้ยอ่อน) เป็นแมลงที่มีอัตราการดกไข่สูง การลงทุนของผู้ปกครองในเด็กและเยาวชนต่ำ และมีอัตราการตายสูงก่อนที่บุคคลจะโตเต็มที่ วิวัฒนาการส่งเสริมผลผลิตในสายพันธุ์ที่เลือก r ในทางตรงกันข้าม สปีชีส์ที่คัดเลือกโดย K (เช่น มนุษย์) มีอัตราการเจริญพันธุ์ต่ำ การลงทุนของผู้ปกครองในระดับสูงตั้งแต่อายุยังน้อย และอัตราการตายต่ำเมื่อโตเต็มที่
วิวัฒนาการในสายพันธุ์ K-selected ส่งเสริมประสิทธิภาพในการเปลี่ยนทรัพยากรมากขึ้นให้กลายเป็นลูกหลานน้อยลง สืบเนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างสายพันธุ์ที่ไม่เกิดผล ลูกหลานเหล่านี้อาจสูญพันธุ์และกลายเป็นตัวแทนสุดท้ายของประชากรของพวกเขา
ประวัติทฤษฎี
คำศัพท์ r/K-selection ได้รับการประกาศเกียรติคุณจากนักนิเวศวิทยา Robert MacArthur และ E. O. Wilson ในปี 1967 โดยอิงจากงานของพวกเขาเกี่ยวกับชีวภูมิศาสตร์ของเกาะ ทฤษฎีนี้ทำให้สามารถระบุสาเหตุของความผันผวนของประชากรได้
ทฤษฎีนี้ได้รับความนิยมในปี 1970 และ 1980 เมื่อถูกใช้เป็นเครื่องมือในการเรียนรู้สำนึก แต่กลับไม่ได้รับความนิยมในช่วงต้นปี 1990 เมื่อมันถูกวิพากษ์วิจารณ์จากการศึกษาเชิงประจักษ์หลายครั้ง กระบวนทัศน์ประวัติชีวิตได้เข้ามาแทนที่กระบวนทัศน์การเลือก r/K แต่ยังคงรวมประเด็นสำคัญหลายประการไว้ ความอยากสืบพันธุ์เป็นหลักแรงผลักดันของวิวัฒนาการ ดังนั้นทฤษฎีนี้จึงมีประโยชน์อย่างมากสำหรับการศึกษา
ดังนั้น สายพันธุ์ที่เลือก r คือสายพันธุ์ที่เน้นอัตราการเติบโตสูง มีแนวโน้มที่จะใช้ประโยชน์จากช่องนิเวศวิทยาที่แออัดน้อยกว่า และให้กำเนิดลูกหลานจำนวนมาก ซึ่งแต่ละสายพันธุ์มีโอกาสรอดชีวิตจนถึงวัยผู้ใหญ่ค่อนข้างต่ำ (เช่น r สูง ต่ำ เค) สายพันธุ์ทั่วไปของ r คือดอกแดนดิไลอัน (สกุล Taraxacum)
ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เสถียรหรือคาดเดาไม่ได้ การเลือก r จะมีผลเนื่องจากความสามารถในการทวีคูณอย่างรวดเร็ว มีข้อได้เปรียบเพียงเล็กน้อยในการปรับตัวที่ทำให้สามารถแข่งขันกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ได้สำเร็จ เนื่องจากสภาพแวดล้อมมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงอีกครั้ง ลักษณะที่คิดว่าเป็นตัวกำหนดลักษณะการเลือก r ได้แก่ ความดกของไข่สูง ขนาดตัวที่เล็ก เริ่มมีวุฒิภาวะตั้งแต่เนิ่นๆ ระยะเวลาในการสร้างที่สั้น และความสามารถในการกระจายลูกหลานอย่างกว้างขวาง
สิ่งมีชีวิตที่ผ่านการคัดเลือก r ประวัติชีวิตมักเรียกว่า r-strategists สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะเฉพาะที่เลือก r อาจมีตั้งแต่แบคทีเรียและไดอะตอมไปจนถึงแมลงและหญ้า เช่นเดียวกับเซฟาโลพอดเจ็ดแฉกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็กโดยเฉพาะสัตว์ฟันแทะ ทฤษฎีความแตกต่าง K มีความสัมพันธ์ทางอ้อมกับการคัดเลือกสัตว์โดยธรรมชาติ
การคัดเลือกสายพันธุ์
สายพันธุ์ที่คัดเลือก K มีลักษณะที่เกี่ยวข้องกับการอาศัยอยู่ใกล้กับความหนาแน่นของความจุและมีแนวโน้มที่จะเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งในช่องแออัดที่ลงทุนมากขึ้นในน้อยลงจำนวนลูกหลาน ซึ่งแต่ละอย่างมีความเป็นไปได้ค่อนข้างสูงที่จะมีชีวิตรอดจนถึงวัยผู้ใหญ่ (เช่น r ต่ำ, k สูง) ในวรรณคดีทางวิทยาศาสตร์ สปีชีส์ที่เลือก r บางครั้งเรียกว่า "ฉวยโอกาส" ในขณะที่สปีชีส์ที่เลือก K ถูกอธิบายว่า "สมดุล"
ในสภาวะที่เสถียรหรือคาดเดาได้ การเลือก K จะมีผลมากกว่า เนื่องจากความสามารถในการแข่งขันเพื่อชิงทรัพยากรที่จำกัดเป็นสิ่งสำคัญ และจำนวนประชากรของสิ่งมีชีวิตที่เลือก K มักจะมีจำนวนคงที่มากและใกล้เคียงกับสูงสุดที่สิ่งแวดล้อมสามารถทำได้ สนับสนุน. ตรงกันข้ามกับ r-selected ซึ่งขนาดประชากรสามารถเปลี่ยนแปลงได้เร็วกว่ามาก จำนวนน้อยนำไปสู่การร่วมประเวณีระหว่างพี่น้องซึ่งเป็นสาเหตุของการกลายพันธุ์
ลักษณะ
ลักษณะที่คิดว่าเป็นคุณลักษณะของการเลือก K ได้แก่ ขนาดลำตัวใหญ่ อายุยืนยาว และการออกลูกจำนวนน้อยลง ซึ่งมักจะต้องดูแลผู้ปกครองอย่างระมัดระวังจนกว่าพวกเขาจะโตเต็มที่ สิ่งมีชีวิตที่มีประวัติชีวิตเป็น K-selected มักเรียกว่า K-strategists หรือ K-selected สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะเฉพาะของ K-selected ได้แก่ สิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ เช่น ช้าง มนุษย์ และวาฬ เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กกว่าและมีอายุยืนยาว เช่น นกนางนวลแกลบอาร์กติก นกแก้ว และนกอินทรี การเพิ่มขึ้นของจำนวนประชากรเป็นหนึ่งในการต่อสู้ดิ้นรนเพื่อการดำรงอยู่
การจำแนกสิ่งมีชีวิต
แม้ว่าสิ่งมีชีวิตบางประเภทจะถูกระบุเป็นหลักว่าเป็นนักยุทธศาสตร์ r- หรือ K แต่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ไม่เป็นไปตามรูปแบบนี้ ตัวอย่างเช่น ต้นไม้มีลักษณะเช่นอายุยืนยาวและมีความสามารถในการแข่งขันสูงที่ทำให้พวกเขาเป็น K-strategists อย่างไรก็ตาม เมื่อผสมพันธุ์ ต้นไม้มักจะให้กำเนิดลูกหลานหลายพันตัวและแยกย้ายกันไปอย่างกว้างขวาง ซึ่งเป็นเรื่องปกติของนักยุทธศาสตร์r
ในทำนองเดียวกัน สัตว์เลื้อยคลานเช่นเต่าทะเลมีทั้ง r- และ k-characteristics แม้ว่าเต่าทะเลจะเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ที่มีอายุยืนยาว (หากโตเต็มที่) พวกมันก็ให้กำเนิดลูกหลานที่ไม่มีใครสังเกตเห็นจำนวนมาก
สำนวนอื่นๆ
การแบ่งขั้ว r/K สามารถแสดงซ้ำเป็นสเปกตรัมต่อเนื่องได้โดยใช้แนวคิดทางเศรษฐกิจของผลตอบแทนในอนาคตที่มีส่วนลด โดยมีตัวเลือก r ที่สอดคล้องกับอัตราการลดจำนวนมากและตัวเลือก K ที่สอดคล้องกับอัตราคิดลดเล็กน้อย
ในพื้นที่ที่มีการรบกวนสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรงหรือการทำให้ปลอดเชื้อ (เช่น หลังจากการระเบิดของภูเขาไฟครั้งใหญ่ เช่น Krakatoa หรือ Mount St. Helens) นักยุทธศาสตร์ r- และ K มีบทบาทต่างกันในลำดับระบบนิเวศที่ฟื้นฟูระบบนิเวศ เนื่องจากอัตราการสืบพันธุ์ที่สูงขึ้นและการฉวยโอกาสทางนิเวศวิทยา ผู้ตั้งรกรากในขั้นต้นจึงมีแนวโน้มที่จะเป็นนักยุทธศาสตร์ และตามด้วยการแข่งขันที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ระหว่างชีวิตพืชและสัตว์ ความสามารถของสิ่งแวดล้อมในการเพิ่มปริมาณพลังงานผ่านการสังเคราะห์แสงของพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นด้วยความหลากหลายทางชีวภาพที่ซับซ้อนเพิ่มขึ้นเมื่อสายพันธุ์ r ขยายตัวสูงสุดด้วยใช้กลยุทธ์ K.
สมดุลใหม่
ในที่สุดสมดุลใหม่ (บางครั้งเรียกว่าชุมชนถึงจุดสุดยอด) เกิดขึ้นเนื่องจากนักยุทธศาสตร์ r ค่อยๆ ถูกแทนที่โดยนักยุทธศาสตร์ K ที่มีการแข่งขันสูงและปรับตัวได้ดีกว่ากับการเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ทางจุลชีววิทยาที่เกิดขึ้นใหม่ ตามเนื้อผ้า ความหลากหลายทางชีวภาพได้รับการพิจารณาให้ถึงขีดสุดในขั้นตอนนี้ด้วยการแนะนำสายพันธุ์ใหม่ ส่งผลให้เกิดการทดแทนและการสูญพันธุ์ในท้องถิ่นของสายพันธุ์เฉพาะถิ่น อย่างไรก็ตาม สมมติฐานการรบกวนระดับกลางระบุว่าการรบกวนระดับกลางในภูมิประเทศสร้างรอยปะที่ระดับการสืบทอดที่แตกต่างกัน อำนวยความสะดวกในการอยู่ร่วมกันของผู้ตั้งรกรากและคู่แข่งในระดับภูมิภาค
แม้ว่าโดยทั่วไปจะใช้ในระดับสปีชีส์ แต่ทฤษฎีการคัดเลือก r/K ก็มีประโยชน์สำหรับการศึกษาวิวัฒนาการของความแตกต่างทางนิเวศวิทยาและชีวิตระหว่างสปีชีส์ย่อย ตัวอย่างเช่น ผึ้งแอฟริกา A. m. scutellata และผึ้งอิตาลี A. m. ลิกัสติกา ในอีกด้านของมาตราส่วน มันยังถูกใช้เพื่อศึกษานิเวศวิทยาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตทั้งกลุ่ม เช่น แบคทีเรีย
ความคิดเห็นการวิจัย
นักวิจัยบางคนเช่น Lee Ellis, J. Philip Rushton และ Aurelio Jose Figueredo ได้ประยุกต์ใช้ทฤษฎีการคัดเลือก r/K กับพฤติกรรมของมนุษย์ที่หลากหลาย รวมถึงการกระทำผิด ความสำส่อนทางเพศ ภาวะเจริญพันธุ์ และลักษณะอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีประวัติชีวิต งานของรัชตันทำให้เขาพัฒนา "ทฤษฎีความแตกต่างเค" เพื่อพยายามอธิบายความแตกต่างมากมายในพฤติกรรมมนุษย์ในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์และทฤษฎีนี้ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์จากนักวิจัยอีกหลายคน อย่างหลังแนะนำว่าวิวัฒนาการของการตอบสนองต่อการอักเสบของมนุษย์นั้นสัมพันธ์กับการเลือก r/K
แม้ว่าทฤษฎีการเลือก r/K จะเริ่มใช้กันอย่างแพร่หลายในปี 1970 แต่ก็ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การทบทวนโดยนักนิเวศวิทยา Stephen S. Stearns ดึงความสนใจไปที่ช่องว่างในทฤษฎีและความคลุมเครือในการตีความข้อมูลเชิงประจักษ์เพื่อทดสอบ
การวิจัยเพิ่มเติม
ในปี 1981 การทบทวนวรรณกรรมของ Parry ในปี 1981 เกี่ยวกับการเลือก r/K พบว่าไม่มีข้อตกลงระหว่างนักวิจัยที่ใช้ทฤษฎีการกำหนด r- และ K-selection ทำให้เขาตั้งคำถามถึงสมมติฐานเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างการสืบพันธุ์ ค่าใช้จ่าย ฟังก์ชั่น
การศึกษาโดยเทมเปิลตันและจอห์นสันในปี 1982 แสดงให้เห็นว่าในประชากรของแมลงหวี่ (ชนิดย่อยของแมลงวัน) ที่อยู่ภายใต้การเลือก K นั้นจริง ๆ แล้วก่อให้เกิดความถี่ของลักษณะที่มักเกี่ยวข้องกับการเลือก r การศึกษาอื่น ๆ อีกหลายเรื่องที่ขัดแย้งกับการทำนายของทฤษฎีการคัดเลือก r/K ถูกตีพิมพ์ระหว่างปี 1977 และ 1994
เมื่อ Stearns ทบทวนสถานะของทฤษฎีในปี 1992 เขาตั้งข้อสังเกตว่าตั้งแต่ปี 1977 ถึง 1982 บริการค้นหาวรรณกรรมของ BIOSIS เฉลี่ย 42 การอ้างอิงทฤษฎีต่อปี แต่จากปี 1984 ถึง 1989 ค่าเฉลี่ยลดลงเหลือ 16 ต่อปี และลดลงอย่างต่อเนื่อง เขาสรุปว่าทฤษฎี r/K ครั้งหนึ่งเคยเป็นฮิวริสติกที่มีประโยชน์ซึ่งไม่มีจุดมุ่งหมายในทฤษฎีประวัติศาสตร์ชีวิตอีกต่อไป
ล่าสุด ทฤษฎีความเหลื่อมล้ำของการปรับตัวความสามารถและความยืดหยุ่นที่ได้รับการส่งเสริมโดย S. S. Holling และ Lance Gunderson ได้ฟื้นความสนใจในทฤษฎีและใช้เป็นแนวทางในการบูรณาการระบบสังคม เศรษฐศาสตร์ และนิเวศวิทยา
นิเวศวิทยาการขยายพันธุ์
นิเวศวิทยาการขยายจำนวนประชากรเป็นแบบจำลองที่เข้าใจง่ายของภูมิทัศน์ในพื้นที่ที่มีระดับคุณภาพต่างกัน ผู้ย้ายถิ่นที่ย้ายระหว่างไซต์มีโครงสร้างใน metapopulations เป็นแหล่งที่มาหรืออ่าง ในศัพท์เฉพาะเรื่องการขยายพันธุ์ มีผู้อพยพ (บุคคลที่ออกจากไซต์) และผู้อพยพ (บุคคลที่ย้ายเข้ามาอยู่ในไซต์)
แบบจำลองประชากรเมตาจะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของไซต์ในช่วงเวลาหนึ่งเพื่อตอบคำถามเกี่ยวกับนิเวศวิทยาเชิงพื้นที่และข้อมูลประชากร แนวคิดที่สำคัญในนิเวศวิทยา metapopulation คือผลการช่วยชีวิต โดยที่แพทช์เล็กๆ ที่มีคุณภาพต่ำกว่า (เช่น อ่างล้างมือ) จะได้รับการดูแลโดยการไหลเข้าตามฤดูกาลของผู้อพยพใหม่
โครงสร้างของ metapopulation วิวัฒนาการทุกปี โดยที่ไซต์บางแห่งกำลังจมลง เช่น ปีที่แห้งแล้ง และกลายเป็นสปริงเมื่อเงื่อนไขเอื้ออำนวยมากขึ้น นักนิเวศวิทยาใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์และการศึกษาภาคสนามผสมกันเพื่ออธิบายโครงสร้างเมตาดาต้า โครงสร้างอายุของประชากรคือการมีอยู่ของตัวแทนในบางช่วงอายุในประชากร
นิเวศวิทยา
คำที่เก่ากว่า autoecology (จากภาษากรีก: αὐτο, auto, "self"; οίκος, oikos, "household" และ λόγος, โลโก้, "ความรู้") หมายถึงในสาขาวิชาเดียวกับนิเวศวิทยาของประชากรโดยประมาณ มันเกิดจากการแบ่งนิเวศวิทยาออกเป็น autecology - การศึกษาแต่ละสายพันธุ์ที่สัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม - และ synecology - การศึกษากลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อม - หรือนิเวศวิทยาชุมชน Odum (นักชีววิทยาชาวอเมริกัน) เชื่อว่า synecology ควรแบ่งออกเป็น นิเวศวิทยาของประชากร นิเวศวิทยาชุมชน และ นิเวศวิทยาของระบบนิเวศ โดยกำหนดให้ autoecology เป็น "นิเวศวิทยาของสายพันธุ์"
อย่างไรก็ตาม บางครั้งนักชีววิทยาได้ตระหนักว่าการจัดกลุ่มของสปีชีส์ที่ใหญ่ขึ้นคือจำนวนประชากร เพราะในระดับนี้ กลุ่มยีนของสปีชีส์มีความสอดคล้องกันมากที่สุด อันที่จริง Odum ถือว่า "autoecology" เป็น "กระแสนิยม" ในด้านนิเวศวิทยา (เช่น ศัพท์โบราณ) แม้ว่าเขาจะรวม "species ecology" ไว้เป็น 1 ใน 4 แผนกของนิเวศวิทยา
การตีพิมพ์ครั้งแรกของ Population Ecology (เดิมเรียกว่า Population Ecology Research) เผยแพร่ในปี 1952
งานวิจัยด้านนิเวศวิทยาของประชากรสามารถพบได้ในวารสารนิเวศวิทยาของสัตว์
การเปลี่ยนแปลงของประชากร
พลวัตของประชากรเป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตที่ศึกษาขนาดและองค์ประกอบอายุของประชากรในฐานะระบบพลวัต และกระบวนการทางชีววิทยาและสิ่งแวดล้อมที่ขับเคลื่อนสิ่งเหล่านี้ (เช่น อัตราการเกิดและการตาย และการย้ายถิ่นฐานและการย้ายถิ่นฐาน). ตัวอย่างของสถานการณ์ต่างๆ ได้แก่ การสูงวัยของประชากร การเติบโตหรือการหดตัว
การเติบโตแบบทวีคูณอธิบายการสืบพันธุ์ที่ไม่ได้รับการควบคุมนี่เป็นเรื่องปกติมากที่จะเห็นในธรรมชาติ การเติบโตของประชากรเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา
Thomas M althus เชื่อว่าการเติบโตของประชากรจะนำไปสู่การมีประชากรมากเกินไปและความอดอยากเนื่องจากขาดทรัพยากร รวมถึงอาหาร ในอนาคตผู้คนจะไม่สามารถเลี้ยงดูประชากรจำนวนมากได้ สมมติฐานทางชีวภาพของการเติบโตแบบเลขชี้กำลังคืออัตราการเติบโตต่อหัวคงที่ การเติบโตไม่ได้จำกัดอยู่ที่การขาดแคลนทรัพยากรหรือการปล้นสะดม
พลวัตของประชากรถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการประยุกต์ใช้ทฤษฎีการควบคุมหลายอย่าง เกมประชากรใช้ทฤษฎีเกมวิวัฒนาการอย่างแพร่หลายในบริบททางอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน ส่วนใหญ่ใช้ในระบบอินพุตหลายตัวและหลายเอาต์พุต (MIMO) แม้ว่าจะสามารถปรับให้เข้ากับระบบอินพุตเดี่ยวและเอาต์พุตเดี่ยว (SISO) ได้ ตัวอย่างการใช้งานบางส่วน ได้แก่ การรณรงค์ทางทหาร การกระจายทรัพยากรเพื่อการจ่ายน้ำ การส่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกระจาย การทดลองในห้องปฏิบัติการ ปัญหาการขนส่ง ปัญหาการสื่อสาร นอกจากนี้ ด้วยบริบทที่เหมาะสมของปัญหาการผลิต พลวัตของประชากรสามารถเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพและง่ายต่อการนำไปใช้ในการควบคุมปัญหา มีการศึกษาทางวิทยาศาสตร์มากมายและกำลังดำเนินอยู่
ประชากรล้น
จำนวนประชากรล้นเกินเกิดขึ้นเมื่อจำนวนประชากรของสายพันธุ์เกินขีดความสามารถในการรองรับเฉพาะระบบนิเวศ นี่อาจเป็นผลลัพธ์อัตราการเกิดที่เพิ่มขึ้น (อัตราการเจริญพันธุ์) อัตราการเสียชีวิตที่ลดลง การเพิ่มขึ้นของการย้ายถิ่นฐานหรือชีวนิเวศที่ไม่ยั่งยืน และการสิ้นเปลืองทรัพยากร ยิ่งไปกว่านั้น นี่หมายความว่าหากมีคนมากเกินไปในที่อยู่อาศัยแห่งเดียว ผู้คนก็จะจำกัดทรัพยากรที่มีอยู่เพื่อความอยู่รอด โครงสร้างอายุของประชากรไม่มีบทบาทพิเศษ
ในป่า การมีประชากรมากเกินไปมักทำให้จำนวนผู้ล่าเพิ่มขึ้น สิ่งนี้มีผลในการควบคุมประชากรเหยื่อและสร้างความมั่นใจว่ามันจะวิวัฒนาการไปในลักษณะทางพันธุกรรมที่ทำให้มันเสี่ยงน้อยลงต่อผู้ล่า (และนักล่าสามารถวิวัฒนาการร่วมกันได้)
ในกรณีที่ไม่มีผู้ล่า สปีชีส์จะถูกผูกมัดด้วยทรัพยากรที่พวกมันสามารถหาได้ในสภาพแวดล้อมของพวกมัน แต่สิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องควบคุมการมีประชากรมากเกินไป อย่างน้อยก็ในระยะสั้น ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างมากมายสามารถนำไปสู่ความเฟื่องฟูของประชากรตามมาด้วยวิกฤตการณ์ด้านประชากร สัตว์ฟันแทะ เช่น เล็มมิ่งและวอลล์มีวัฏจักรของการเติบโตของประชากรอย่างรวดเร็วและการลดลงในเวลาต่อมา ประชากรของกระต่ายสโนว์ชูยังเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นวัฏจักร เช่นเดียวกับนักล่าตัวหนึ่งที่ตามล่าพวกมัน นั่นคือแมวป่าชนิดหนึ่ง การติดตามแนวโน้มนี้ง่ายกว่าการระบุจีโนมของประชากรมาก