การเติบโตของประชากรจะเกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์ ซึ่งเป็นผลให้มีการเพิ่มประชากรสูงขึ้นในธรรมชาติ และความถี่ในการมีลูก (frequency of breeding) ขึ้นอยู่กับรูปแบบการสืบพันธุ์

ความถี่ในการมีลูกแบ่งเป็น 2 แบบ คือ 

1. พวกที่สืบพันธุ์ครั้งเดียวในช่วงชีวิต (seme parity / single reproduction) ในตัวเต็มวัยเมื่อถึงวัยเจริญพันธุ์ จะผสมพันธุ์และออกลูกแล้วก็ตาย เช่น แมลงชีปะขาว ผีเสื้อ และตัวไหม พืชพวกข้าว ผักกาด เป็นต้น

2. พวกที่สืบพันธุ์ได้หลายครั้งในช่วงชีวิต (iteroparity / multipler reproduction) ได้แก่ สัตว์มีกระดูกสันหลัง เช่น คน สุนัข แมว นก ส่วนพวกพืช ได้แก่ พืชยืนต้น เช่น มะม่วง กระท้อน ขนุน เป็นต้น

จากรูปแบบการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต นำมาใช้อธิบายรูปแบบการเพิ่มของประชากรโดยใช้สมการทางคณิตศาสตร์ แสดงด้วยกราฟการเติบโตของประชากร 2 แบบ ได้แก่ 

1. การเจริญเติบโตของประชากรแบบเอ็กโปเนนเชียล (exponential population growth)

การเติบโตของประชากรแบบเอ็กโปเนนเชียล เป็นการเพิ่มประชากรแบบทวีคูณ เกิดในสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์ครั้งเดียวในช่วงชีวิต กราฟการเติบโตของประชากร เรียกว่า exponential growth curve มีรูปร่างเหมือนอักษร J (J-shaped growth curve)

การเจริญเติบโตแบบเอ็กโปเนนเชียล มีการเปลี่ยนแปลงเป็น 2 ระยะ คือ

- lag phase เป็นระยะเริ่มต้น เป็นช่วงที่จำนวนประชากรมีน้อย มีการเพิ่มอย่างช้าๆ
- exponential growth phase เป็นระยะที่มีการเพิ่มของประชากรอย่างรวดเร็ว เป็นการเพิ่มแบบทวีคูณ เส้นกราฟทางทฤษฎี หรือภาวะเหตุการณ์ทางอุดมคติ (idealized circumstances) จะพุ่งขึ้นไปไม่มีที่สิ้นสุดในสถานการณ์ที่ไม่มีสิ่งขัดขวางการเติบโต

แต่ในสถานการณ์ที่เป็นจริง เมื่อนับจำนวนประชากรจริง กราฟจะไม่เป็นเช่นนี้ เพราะในธรรมชาติย่อมต้องมีตัวต้านทานในสิ่งแวดล้อม (environmental resistance) ได้แก่ ที่อยู่อาศัย อาหาร ตลอดจนความสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มของสิ่งมีชีวิต ซึ่งจะเป็นสิ่งยับยั้งไม่ให้ประชากรเพิ่มอย่างไม่มีขีดจํากัด ดังนั้นในสถานการณ์ที่เป็นจริง กราฟช่วงทวีคูณจะเป็นรูปตัวเจ ในระยะต่อจากนั้น ประชากรจะลดลงอย่างรวดเร็วและเพิ่มขึ้นสลับกัน

2. การเจริญเติบโตของประชากรแบบลอจิสติก (logistic population growth)

เป็นการเติบโตภายใต้ปัจจัยของสภาพแวดล้อม หรือตัวต้านทานในสิ่งแวดล้อม ในธรรมชาติปัจจัยที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตมักมีอยู่จํากัด จำนวนสมาชิกในประชากรจึงถูกจำกัดด้วยปัจจัยต่างๆ เหล่านั้น ขนาดประชากรสูงสุดที่จะมีได้ในแต่ละสภาพแวดล้อมนี้ เรียกว่า ความจุที่รับได้สูงสุด (carrying capacity) ใช้สัญลักษณ์ K

ระยะแรกของการเติบโต ประชากรจะมีอัตราการเพิ่มค่อนข้างสูง เมื่อถึงจุดหนึ่ง อัตราการเติบโตเริ่มลดลงเรื่อยๆ จนถึงระดับคงที่ คือ ไม่มีการเปลี่ยนแปลง เท่ากับว่าระดับความจุที่รับได้สูงสุด เป็นระดับที่สภาพแวดล้อมสามารถเลี้ยงดูประชากรได้มากที่สุดนั่นเอง กราฟการเติบโตของประชากรแบบนี้เรียกว่า logistic growth curve มีลักษณะเป็นรูปอักษรเอส (S-shaped growth curve)

การเติบโตของประชากรแบบ logistic growth ในธรรมชาติ ประชากรไม่ได้คงที่ อยู่ที่ระดับความจุที่รับได้สูงสุดตลอดเวลา แต่มีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นลดลงที่มีรูปแบบแน่นอนเป็นวัฏจักร ทั้งนี้ เนื่องมาจากเมื่อประชากรเติบโตมีสมาชิกเพิ่มขึ้น ทำให้อาหารและที่อยู่ขาดแคลน จึงย่อมมีการแก่งแย่งแข่งขันกันในสมาชิกด้วยกัน ตลอดจนมีการสะสมของเสียมากขึ้น ทำให้ประชากรลดลง จนเมื่อมีอาหารเพิ่มขึ้น มีพื้นที่มากขึ้น ประชากรก็กลับมาเพิ่มขึ้น

พัดชา วิจิตรวงศ์