As populações formam-se e crescem graças à sua capacidade de reprodução. Se não houvesse obstáculo a esse crescimento , o número de indivíduos aumenta de forma exponencial , ou seja, em progressão geométrica. Por exemplo, em condições ideais , as bactérias reproduzem-se a cada 20 min . Se esse ritmo fosse mantido , em 15 horas haveria, a partir de uma única bactéria , uma população com mais de 1 bilhão de indivíduos e , em 36 horas , a Terra toda ficaria coberta por uma camada de bactérias. Uma comparação clássica para ajudar a visualizar a rapidez do crescimento exponencial consiste em imaginar que pudéssemos dobrar uma imensa folha de papel ao meio e repetir essa operação 42 vezes. Ao final, o papel teria uma espessura equivalente à distância da Terra à Lua (cerca de 386.400 km). Mas esse ritmo de crescimento não se mantém por muito tempo. Diversos fatores impedem que a população continue aumentando em progressão geométrica e a levam a atingir o equilíbrio : a quantidade de alimento , o espaço disponível , a influência de predadores e parasitas , a competição com outras populações pelos mesmos recursos, etc. Chamamos de potencial biótico ou reprodutivo a capacidade de uma população crescer em condições ideias (de espaço, alimento, temperatura , etc.) e longe da influência de predadores, parasitas e competidores. Resistência ambiental é o nome dado ao conjunto de fatores que se opõem a esse crescimento ; ela pode ser indicada pela diferença entre o crescimento máximo possível (o potencial biótico) e o crescimento real da população nas condições naturais. Vários cientistas estudaram populações de microrganismos em laboratório e observaram que, no início , o número de indivíduos crescia de forma exponencial. Depois, a partir de certo ponto , a velocidade de crescimento diminuía até a população parar de crescer , e o número de indivíduos permanecia aproximadamente constante. O gráfico do número de indivíduos , em função do tempo é chamado de curva em S , curva sigmoide (da letra grega sigma) ou curva logística. Ele indica que as populações que estão em baixas densidades crescem inicialmente com velocidade cada vez maior ( o que caracteriza o crescimento exponencial): a população está crescendo de acordo com seu potencial biótica. À medida que a população aumenta , a resistência ambiental começa a interferir e a frear a velocidade de crescimento. A população continua a crescer , mas a uma velocidade cada vez menor. Quando a resistência do meio se equilibra com o potencial biótico, a população para de crescer (velocidade de crescimento nula) e se estabiliza (número de indivíduos permanece constantes). Curvas semelhantes foram obtidos em laboratório com culturas de outros protozoários , fungos, bactérias e até de organismos mais complexos, como a drosófila . Nesses casos , foi possível concluir que:
1- A velocidade de crescimento depende da densidade da população: a partir de certo ponto , quanto maior a densidade , menor a velocidade de crescimento;
2- Há uma densidade máxima de indivíduos, chamada de capacidade de sustentação , capacidade de suporte ou carga biótica máxima, que determinado ambiente pode sustentar. A partir daí, a população permanece mais ou menos constante , flutuando em torno desse valor. Essa flutuação acontece porque os fatores da resistência ambiental variam ao longo do tempo.
