EKOLOGI

EKOLOGI

Kehidupan di Bumi dipertahankan dalam keadaan yang seimbang oleh hubungan ekologis. Semua organisme, termasuk manusia, tunduk pada prinsip-prinsip ekologi  yang mengatur hubungan organisme dengan lingkungan mereka. Manusia, lebih dari organisme lainnya, memiliki kemampuan untuk memodifikasi lingkungan yang mereka pilih sendiri. Kekuatan seperti itu harus digunakandengan hati-hati karena penyalahgunaannya dapat menghasilkan bencana. Ekologi adalah studi tentang hubungan timbal balik di antara organisme dan lingkungan, termasuk komponen biotik (hidup) dan abiotik (tak hidup). Hal ini terutama berkaitan dengan mempelajari populasi, komunitas, ekosistem, dan biosfer.

Suatu populasi adalah sekelompok anggota spesies yang sama yang melakukan perkawinan silang yang hidup di lingkungan daerah tertentu. Komunitas terdiri dari semua populasi dalam area yang ditentukan. Suatu ekosistem terdiri dari komunitas dan komponen abiotik dari area tertentu. Tanah, udara, air, suhu, dan sampah organik merupakan contoh komponen abiotik. Biosfer terdiri dari semua ekosistem dunia, yaitu, semua wilayah organisme berada.

Energi kimia nutrisi organik mengalir melalui komunitas produsen ke konsumen, lalu ke pengurai. Perpindahan energi mengikuti hukum termodinamika. Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energi tidak diciptakan atau dimusnahkan tetapi hanya berubah bentuk. Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa energi yang telah digunakan berkurang dengan cara mentransfer energi.

Hubungan kuantitatif produsen dan konsumen berdasarkan aliran energi  dapat digambarkan dalam piramida ekologis. Tiga jenis piramida ekologi adalah (1) piramida angka, (2) piramida biomassa (berat kering), dan (3) piramida kalori (energi). Umumnya, setiap piramida menunjukkan penurunan kuantitas dari basis (produsen) ke puncak (atas) karnivora). Dalam situasi unik, piramida angka dan biomassa dapat dibalik, tetapi piramida kalori tidak pernah terbalik. Lihat Gambar 1. Secara umum, hanya 10% dari energi dalam satu tingkat trofik (lapisan dalam piramida) ditransfer ke yang tingkat trofik  berikutnya. Sisanya 90% dihirup atau tidak berasimilasi di suatu proses. Jadi, herbivora mengandung 10% kalori dari tanaman yang dikonsumsi. Karnivora primer menyimpan energi hanya 1% dari energi yang tersimpan di produsen.

Gambar 1. Piramida Biomassa. Biomassa pada tiap tingkatan piramida diturunkan dari produsen ke karnivora pada tingkatan yang paling atas (Gunstream, 2012)

Selengkapnya dapat dilihat pada:   https://drive.google.com/drive/folders/1NCzQMhdKeMsqB-ReK3zZR2sWovEiyfP9?usp=sharing

Tahapan metode mark recapture dapat dilihat pada https://drive.google.com/drive/folders/19nrkLta-_XBWDJZNBrAGrJlngKR8KVz1?usp=sharing. Terdapat beberapa metode mark-recapture antara lain metode Lincoln-Peterson dan metode Schnabel.  Pada metode Lincoln-Peterson, pada dasarnya menangkap sejumlah individu dari suatu populasi hewan, kemudian dilakukan penandaan pada hewan yang tertangkap dan dilepaskan kembali dalam periode waktu yang pendek. Setelah beberapa hari di lakukan pengambilan (penangkapan) kedua terhadap sejumlah individu dari populasi yang sama. Dari penangkapan kedua ini, lalu diidentifikasi individu bertanda yang berasal dari penangkapan pertama dan individu yang tidak bertanda dari hasil penangkapan kedua. Dari dua kali hasil penangkapan, dapat diduga kelimpahan populasi (N), dengan rumus sebagai berikut:

Pada metode Schnabel penangkapan, penandaan dan pelepasan kembali hewan dilakukan lebih dari 2 kali. Untuk setiap periode sampling, semua hewan yang belum bertanda diberi tanda dan dilepaskan kembali. Dengan cara ini kelimpahan populasi dapat diduga dengan rumus:

Aspek lainnya pada struktur populasi adalah penyebaran yaitu bagaimana suatu organisme tersebar dalam suatu tempat. Kebanyakan spesies menunjukkan penyebaran yang mengelompok, dengan kepadatan tinggi pada individu di daerah  kaya akan sumber daya tertentu dan yang rendah kepadatannya ditempat lain. Tumbuhan yang membutuhkan kondisi tanah tertentu dan hewan yang bergantung pada tanaman cenderung mengelompok. Pada skala yang luas, manusia menunjukkan penyebaran yang mengelompok, dengan kepadatan yang tinggi ditemukan di sekitar sumber transportasi seperti sungai dan garis pantai.

Penyebaran berkelompok pada manusia menunjukkan penyebaran yang seragam pada skala lokal. Spesies yang menunjukkan distribusi seragam sering menunjukkan teritorialnya, mereka mempertahankan ruang pribadi mereka dari penyusup. Kita bisa mengamati reaksi yang sama kuatnya di spesies tertentu pada burung di suatu tempat penangkaran.

Spesies yang non sosial dengan kemampuan untuk mentolerir berbagai kondisi biasanya menunjukkan distribusi acak, di mana tidak ada faktor yang memaksa secara aktif menyatukan individu atau mendorong mereka terpisah. Penyebaran biji pohon karena tertiup angin biasanya secara acak. Penyebaran dan kelimpahan populasi menyediakan cuplikan sebagian dari situasi saat ini. Penyebaran populasi manusia, dan perubahan saat ini dalam suatu pola, sangat mempengaruhi lingkungan. Untuk memahami bagaimana populasi merespon terhadap lingkungan, kita perlu menentukan bagaimana perubahan populasi tersebut sepanjang waktu.

Interaksi yang terjadi antara dua populasi yang berbeda disebut sebagai interaksi intra spesifik. Secara teoritik dapat dikatakan bahwa populasi dua spesies dapat berinteraksi yang pengaruhnya dapat menguntungkan (+), merugikan (-) atau populasi tersebut tidak berpengaruh (0). Ketiga efek interaksi tersebut dapat saling berkombinasi satu sama lain, sehingga efek dari interaksi tersebut dapat menimbulkan berabagai tipe interaksi. Dengan berpedoman pada efek yang muncul, maka tipe interaksi dialam dapat dikenali, bahkan dalam suatu komunitas yang majemuk (kompleks).

Kompetisi intraspesifik merupakan interaksi antara individu suatu jenis yang sama atau individu makhluk lainnnya sehingga berakibat kematian atau berkurangnya kemampuan untuk bertahan hidup bagi satu atau beberapa individu. Interaksi demikian tersebut dapat terjadi secara langsung antara indiviu dengan individu maupun secara tidak langsung melalui lingkungan hidupnya. Dalam persaingan antara individu-individu dari jenis yang sama atau jenis yang berbeda untuk  memperebutkan kebutuhan-kebutuhan yang sama terhadap faktor-faktor pertumbuhan, kadang-kadang suatu jenis tumbuhan mengeluarkan senyawa kimia yang dapat mempengaruhi petumbuhan jenis-jenis pohon lain dan juga kemungkinan dapat mempengaruhi pertumbuhan dari anakannya sendiri. Peristiwa semacam ini disebut dengan allelopati.

Allelopati terjadi karena adanya senyawa yang bersifat mengahambat. Senyawa  tersebut tergolong senyawa sekunder karena timbulnya secara sporadik dan tidak berperan dalam metabolisme primer organisme. Senyawa-senyawa yang bersifat menghambat tersebut dikelompokkan menjadi 5 kelompok utama, seperti fenis, propian, asetogenin, terpenoid, dan alkoloid. Hambatan dan gangguan allelopati dapat terjadi pada perbandingan dan perpanjangan sel, aktivitas geberelin dan IAA, penyerapan hara mineral, laju fotosintesis, respirasi, pembukaan stomata, sistem protein, dan aktivitas enzim tanaman. Adanya asam virulat dan asam kumurat dapat menghambat pembentukan dan transportasi asam amino. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya daya hambat senyawa kimia penyebab allelopati dari tanaman, antara lain: macam tanaman yang menghasilkan, macam tanaman yang dipengaruhi, keadaan pada waktu sisa tanaman mengalami perombakan, dan sebagainya. Beberapa jenis tumbuhan yang diketahui mempunyai efek allelopati adalah: Pinus merkusii, Imperata cylindrica, Musa spp. dan sebagainya.

Keragaman Komunitas dan Pola Penyebaran Individu dalam Populasi

Komunitas yang juga biasa dikenal dengan biosenoce adalah berbagai jenis organisme yang merupakan bagian dari suatu unit ekologis. Unit ekologis merupakan suatu satuan lingkungan yang di dalamnya terdapat bermaca-macam makhluk hidup, yang antara sesama makhluk hidup tersebut membentuk interaksi timbal balik yang saling mempengaruhi.

Tumbuhan dan hewan dari berbagai jenis yang hidup secara alami di suatu tempat membentuk suatu kumpulan yang di dalamnya setiap individu menemukan lingkungan yang dapat memenuhi kebutuhan hidupnya. Dalam kumpulan ini terdapat pula kerukunan untuk hidup bersama serta hubungan timbal balik yang menguntungkan sehingga dalam kerukunan ini tercipta suatu derajat keterpaduan. Kelompok yang seperti ini secara bersama telah menyesuaikan diri dan menghuni suatu tempat yang alami disebut sebagai komunitas. Komunitas dari suatu ekosistem meiliki ciri-ciri tertentu. Salah satu karakternya adalah keragaman jenis organisme yang menjadi penyusunnya. Namun keragaman komunitas suatu ekosistem dinyatakan tidak hanya cukup menyebut jenis organisme kecuali dilengkapi dengan informasi tentang banyaknya individu setiap populasi atau jenis organisme yang menjadi penyusunnya. Komposisi atau karakteristik keragaaman ditentukan oleh banyaknya spesies organisme dan perbandingan jumlah individu tiap spesies dengan jumlah individu seluruh spesies. Keragaman komunitas biasanya ditentukan dengan menghitung indeks keragaman sebagaimana yang dirumuskan oleh sompson. Indeks keragaman populasi makin tinggi jika jumlah spesies organisme makin banyak dan kelimpahan proporsional spesies dari setiap spesies makin besar.

Keberadaan organisme pada suatu habitat berkaitan erat dengan kondisi dan sumber daya lingkungan serta interaksi biologisnya. Individu-individu dalam suatu populasi umumnya memiliki persyaratan ekologis yang hampir serupa. Akibatnya individu-individu tersebut akan memanfaatkan kondisi dan sumber daya lingkungan yang juga hampir serupa sehingga terjadilah keselingkupan.  Sehubungan dengan hal tersebut terjadi penjarakan di antara individu melalui beroperasinya mekanisme perilaku. Mekanisme yang paling sederhana ialah dengan menjaga jarak tertentu dan tidak mentorerir individu lain untuk tidak terlalu dekat atau menghindari individu lain. Namun terjadi kecenderungan lain dimana individu-individu menjadi berkelompok karena daya tarik di antara sesamanya.

Apabila seseorang hendak memberikan suatu komunitas khusus dalam daerah yang terbatas dan wilayahnya mudah dicapai, biasanya orang tersebut tidak akan membuat sensus komunitas secara lengkap, namun sebagai gantinya cukup dengan menggunakan metote sampling pada lahan dimana suatu komunitas biasanya hadir. Jika sampling dilakukan secara hati-hati dengan metode yang benar, maka seorang peneliti akan merasa yakin dalam mengeksplorasi data data sample tersebut untuk memperkirakan nilai parameter sejati untuk seluruh komunitas. Secara umum terdapat tiga pola umum distribusi individu dalam populasi yaitu pola acak, berkelompok atau teratur. Pola acak, jika dalam satu situs probabilitas suatu individu dalam area tidak menentu. Pola berkelompok, jika individu-individu dalam suatu populasi menempati situs secara berkelompok. Pola teratur/merata, jika terjadi penjarakan yang kurang lebih merata antara individu yang satu dengan lainnya menempati suatu situs/area.

Siklus Biogeokimia

Meskipun energi yang mengalir melalui komunitas terjadi hanya sekali, bahan kimia yang tersusun dalam organisme siklusnya terulang kembali diantara komponen abiotik dan komunitas. Misalnya, molekul yang menyusun tubuh kita sebelumnya menyusun tubuh tumbuhan dan hewan lainnya. Molekul melewati jaring makanan dan akhirnya mencapai pengurai, yang memecahnya menjadi molekul anorganik yang, pada gilirannya, dapat digunakan kembali oleh produsen. Siklus karbon yang ditunjukkan pada Gambar 2 menggambarkan siklus karbon dari karbon anorganik di atmosfer dengan karbon organik organisme dan kembali ke atmosfer. Siklusnya terus menerus.

Nitrogen adalah bagian tak terpisahkan dari amino asam dan protein. Siklus nitrogen ditunjukkan pada Gambar 3. Tumbuhan dapat menggunakan nitrogen anorganik dalam bentuk nitrat, tetapi mereka bergantung pada bakteri untuk mengubah puing-puing organik menjadi bentuk yang dapat digunakan. Jalur yang paling umum adalah pengubahan nitrogen organik pertama menjadi amonia, kemudian menjadi nitrit (NO2), dan akhirnya menjadi nitrat (NO3) yang dapat digunakan oleh tanaman.

Bakteri tertentu mampu memfiksasi (mengubah) nitrogen atmosfer menjadi nitrogen organik. Rhizobium adalah bakteri pengikat nitrogen yang ditemukan di bintil pada akar legum (buncis dan kacang polong). Bakteri dan tumbuhan hidup secara simbiosis mutualisme karena kedua organisme diuntungan dalam hubungan ini. Azotobacter adalah bakteri yang memfiksasi nitrogen secara nonsimbiosis.

Produktivitas

Persediaan energi yang tersimpan didalam komunitas dianggap sebagai  produktivitas suatu ekosistem.   Produktivitas  primer ialah laju pembentukan senyawa-senyawa organik yang kaya energi dari  senyawa-senyawa anorganik.

Produktivitas primer merupakan persediaan  makanan untuk organisme heterotrof yaitu bakteri, jamur dan hewan.   Produktivitas primer total yaitu produktivitas yang masih berupa hasil  fotosintesis (belum dikurangi yang direspirasikan). Produktivitas  primer  suatu  komunitas  dipengaruhi  oleh beberapa faktor, antara  lain  :  cahaya,  air,  temperatur, kecepatan   berkembang  biak.  Didaerah tropis yang beriklim lembab, produktivitas primer tinggi karena intensitas cahaya matahari tinggi dan merata sepanjang tahun. Tingginya intensitas cahaya menyebabkan meningkatnya kecepatan fotosintesis. Adanya pengaruh intensitas cahaya terhadap kecepatan fotosintesis menyebabkan produsen primer di lingkungan perairan dalam semakin rendah. Produktivitas primer merupakan persediaan makanan untuk organisme  heterotrof, seperti bakteri, jamur dan hewan.  Ikan termasuk salah satu organisme  heterotrof yang dalam hal ini ikan merupakan produktivitas sekunder suatu perairan. Banyaknya produktivitas sekunder dari suatu komunitas tergantung pada  banyaknya ptoduktivitas primer pada komunitas yang bersangkutan.  Artinya produktivitas sekunder tinggi jika produktivitas primernya tinggi.   Hubungan positif  antara produktivitas sekunder pada zooplankton dan ikan dengan produktivitas  primer filoplankton di telaga-telaga yang tersebar di muka bumi. Meskipun hubungan antara produktivitas sekunder dan produktivitas primer bersifat positif, tetapi produktivitas sekunder di suatu ekosistem selalu lebih kecil daripada produktivitas primer.  Hal ini disebabkan, tidak semua bagian tubuh  tumbuhan dapat dimakan oleh hewan, tidak semua bahan yang dimakan oleh hewan dapat diserap oleh saluran pencernaan, sebagian ada yang keluar bersama kotoran.   Tidak semua zat makanan yang diserap oleh usus dapat disusun menjadi biomassa tubuh, karena sebagian dikeluarkan dari tubuh sebagai sisa metabolisme. Selengkapnya dapat dilihat pada: https://drive.google.com/drive/folders/1IUpX15BjgCOJ6lFK8K4B-k9_keQx3BZP?usp=sharin

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Produktivitas Primer

Oksigen sangat diperlukan untuk pernafasan dan metabolisme ikan dan  jasad-jasad renik dalam air. Kandungan oksigen yang tidak mencukupi  kebutuhan ikan dan biota lainnya dapat menyebabkan penurunan daya hidup  ikan. Kandungan oksigen terlarut dalam air yang cocok untuk kehidupan dan  pertumbuhan ikan berkisar antara 4 ppm – 7 ppm.

Bioassay

Salah satu cara ahli biologi menilai potensi kerusakan polutan pada suatu ekosistem adalah dengan menentukan pengaruhnya pada sebuah indikator organisme, proses yang dikenal sebagai bioassay.

Dengan memaparkan organisme indikator ke serangkaian konsentrasi polutan, untuk menentukan konsentrasi yang akan menghasilkan pengaruh  zat berbahaya. Salah satu metodenya adalah menentukan LC50 (letal konsentrasi50), konsentrasi yang membunuh 50% dari organisme indikator dalam paparan waktu tertentu. Gambar 4 mengilustrasikan cara menentukan LC50. Di bagian ini, Anda akan menggunakan Daphnia (Gambar 5), krustasea kecil yang ditemukan di kolam dan danau, sebagai organisme indikator untuk menyelidiki efek asam, pestisida, dan polusi termal. Daphnia memakan ganggang mikroskopis dan protista lain dan merupakan sumber makanan utama bagi ikan-ikan kecil. Daphnia tinggal tersuspensi di dalam air, secara bergantian bergerak ke atas dengan serangkaian "lompatan" yang cepat melalui antena. Sementara itu, kaki mereka menyapu organisme, memasukkan ke dalam mulutnya. Dalam percobaan berikut, Anda akan menggunakan obat tetes kaca atau plastik yang dimodifikasi untuk memindahkan Daphnia dari kultur ke larutan air tambak di botol. Perhatian: Pastikan untuk merendam ujung penetes di bawah permukaan dari air kolam sebelum meremas bola lampu untuk memaksa Daphnia keluar dari penetes. Hal ini untuk mencegah udara terperangkap di bawah karapas, menyebabkan Daphnia mengapung di permukaan.

Gambar 5. Crustacea di ekosistem perairan

(Gunstream, 2012)

Gambar 4. Penentuan LC50.

(Gunstream, 2012)

Pertumbuhan Populasi

Populasi adalah sekelompok anggota dari spesies yang sama yang saling kawin dalam suatu wilayah tertentu. Populasi memiliki beberapa karakteristik unik yaitu: tidak ditemukan pada individu: kepadatan, angka kelahiran, kematian laju, distribusi umur, potensi biotik, dispersi, dan bentuk pertumbuhan. Salah satu perhatian utama dalam ekologi adalah ilmu yang mempelajari pertumbuhan penduduk dan faktor yang mengontrolnya.

Populasi alami dipertahankan dalam keadaan keseimbangan yang dinamis dengan lingkungan oleh dua faktor yang bertentangan: potensi biotik dan ketahanan lingkungan. Potensi biotik adalah reproduksi maksimum kapasitas populasi yang secara teoritis berada dalam lingkungan yang tidak terbatas. Tidak pernah diwujudkan kecuali untuk periode waktu yang singkat. Ketahanan lingkungan mencakup semua faktor pembatas yang mencegah tercapainya potensi biotik.

Faktor pembatas dapat dikategorikan sebagai faktor yang bergantung pada kepadatan/kelimpahan, yang efeknya meningkat jika populasi meningkat. Ruang, makanan, air, limbah akumulasi, dan penyakit adalah contohnya dari faktor yang bergantung pada kepadatan. Sebaliknya, faktor yang tidak tergantung kepadatan memberikan efek yang sama terlepas dari ukuran populasi misalnya faktor iklim dan pembunuh individu  (predator).

Kurva Pertumbuhan

Terdapat dua tipe dasar pola pertumbuhan penduduk. Pertumbuhan penduduk teoretis adalah pertumbuhan yang akan terjadi pada suatu populasi jika potensi spesies biotik diwujudkan, yaitu, jika semua faktor pembatas dihilangkan.

Jenis pertumbuhan ini tidak terjadi di alam, kecuali untuk periode waktu yang sangat singkat. Pertumbuhan penduduk realistis adalah pertumbuhan populasi yang benar-benar terjadi di alam.

Kurva Pertumbuhan Teoritis

Dengan tidak adanya faktor pembatas, bakteri menunjukkan potensi pertumbuhan populasi teoritis. Ukuran populasi bakteri diukur sebagai jumlah bakteri dalam mililiter (ml), menggunakan media kultur nutrisi kaldu. Dengan berasumsi bahwa sel bakteri membelah dengan interval setengah jam. Jika kepadatan populasi awal adalah 10.000 bakteri per mililiter nutrisi kaldu (10x10³ bakteri/ml), setengah jam kemudian populasinya akan menjadi 20.000 bakteri per mililiter, (20 X10³bakteri/ml), dan populasi akan berlipat ganda. Dalam setengah jam lagi, populasi akan berlipat ganda lagi ke 40x10³ bakteri/ml. Dalam lingkungan yang tidak terbatas, populasi ini akan berlipat ganda setiap setengah jam. Jika ukuran populasi dihitung setiap interval setengah jam dan disajikan pada grafik, garis yang menghubungkan titik-titik pada grafik menghasilkan kurva pertumbuhan teoritis. Kurva tingkat pertumbuhan teoritis dapat dihasilkan dengan menentukan tingkat pertumbuhan untuk setiap interval setengah jam, menyajikan nilai-nilai ini pada grafik, dan menggambar garis untuk menghubungkan titik-titik. Tingkat pertumbuhan adalah perubahan dalam ukuran populasi (ΔN) per perubahan waktu (Δt), atau ΔN/Δt. Misalnya, tingkat pertumbuhan untuk setengah jam pertama adalah:

Kurva Pertumbuhan Realistis

Populasi alami yang menunjukkan pertumbuhan realistis merupakan hasil efek berlawanan dari potensi biotik dan daya dukung lingkungan. Pertumbuhan populasi bakteri dalam tabung nutrisi kaldu dengan lingkungan yang terbatas, pada akhirnya menghasilkan kematian seluruh populasi. Populasi diambil sampelnya pada interval setengah jam, dan tidak ada penambahan nutrisi yang ditambahkan.

Gambar 5. Kurva Pertumbuhan Teoritis dan Realistis 1. Fase Lag, 2. Fase eksponensial, 3. Titik Infleksi, 4. Fase pertumbuhan menurun, 5. Daya dukung (Gunstream, 2012)

Kurva pertumbuhan teoretis menunjukkan pertumbuhan secara  eksponensial, dengan kemiringan kurva yang lebih curam. Sebaliknya, ketahanan pengaruh lingkungan menyebabkan kurva pertumbuhan yang realistis menjadi berbentuk S. Beberapa bagian dari kurva pertumbuhan yang realistis diketahui. Pertumbuhan lambat, awalnya, di lag fase karena terdapat sejumlah kecil organisme. Kemudian diikuti oleh fase pertumbuhan eksponensial ketika penggandaan periodik dari populasi menghasilkan pertumbuhan eksplosif. Lingkungan yang resisten memberikan pengaruhya, yaitu pertumbuhan perlahan-lahan melambat, menyebabkan titik infleksi yang menunjukkan awal fase penurunan pertumbuhan saat kurva berbelok ke kanan. Selanjutnya lingkungan yang realistis menyebabkan kurva menjadi mendatar pada daya dukung lingkungan dimana ukuran populasi seimbang dengan lingkungan. Daya dukung adalah jumlah maksimum populasi yang dapat didukung oleh lingkungan, keseimbangan antara potensi biotik dan ketahanan lingkungan. Selengkapnya dapat dilihat pada: https://drive.google.com/drive/folders/1jFI-WTW8rBhUxY-nbYyAGviysHuIHW9o?usp=sharing

Pertumbuhan Populasi Manusia

Lebih dari enam koma empat ratus juta tahun yang lalu, pertumbuhan populasi manusia yang berkelanjutan adalah salah satu perhatian utama para ahli ekologi dan masyarakat modern karena banyak masalah lingkungan saat ini yang berkaitan dengan pertumbuhan populasi manusia yang berkelanjutan. Meskipun bencana yang meluas belum muncul, kelaparan lokal menghancurkan beberapa populasi di negara berkembang.  Saat kemarau panjang atau bencana lingkungan lainnya yang mengganggu produksi pangan dan distribusi, peningkatan resistensi  lingkungan ini meningkatkan angka kematian. Dengan lebih dari 80% populasi dunia yang berada di negara berkembang, masyarakat akan menjadi yang pertama merasakan dampak peledakan populasi. 

Berapa banyak populasi manusia di Bumi yang dapat didukung masih belum diketahui.  Rata-rata perkiraan saat ini jangkauan dari sepuluh hingga lima belas miliar. Peningkatan produksi makanan peningkatan perawatan medis sebagai hasil dari industri, pertanian, dan revolusi teknologi memungkinkan pertumbuhan populasi manusia yang cepat. Ilmu pengetahuan dan teknologi akan tidak diragukan lagi memberikan dukungan berkelanjutan untuk populasi di masa depan. Namun, populasi manusia tidak dapat tumbuh tanpa konsekuensi negatif. Jika tidak dikendalikan secara sukarela, pembatasan faktor-faktor yang mengendalikan populasi alami pada akhirnya akan memulai konsekuensi yang tidak menyenangkan. Beruntung, manusia memiliki kemampuan untuk mengendalikan pertumbuhan populasinya

Laju Pertumbuhan

Pada akhirnya, suatu populasi dibatasi oleh penurunan kelahiran, peningkatan angka kematian, atau keduanya. Secara alami pada populasi selain manusia, peningkatan angka kematian adalah metode biasa. Semakin banyak individu yang dapat beradaptasi dengan baik, maka akan memberikan kontribusi gen yang lebih besar ke generasi berikutnya. Meskipun mode seleksi ini  terjadi dalam masyarakat manusia praindustri, hal ini diminimalisir oleh teknologi modern di masyarakat, terutama di negara negara berkembang.

Perhatian yang lebih pada pertumbuhan tingkat populasi manusia dilakukan di seluruh dunia, di tahun 1960-an dan terus berlanjut hari ini. Laju pertumbuhan adalah perbedaan antara jumlah orang yang lahir (angka kelahiran) dan jumlah yang meninggal (angka kematian) per tahun. Untuk manusia, laju pertumbuhan biasanya dinyatakan per 1.000 orang. Misalnya, jika populasi manusia menunjukkan 25 kelahiran dan 10 kematian per 1.000 orang dalam setahun, tingkat pertumbuhan dapat ditentukan sebagai berikut:

Laju pertumbuhan mencapai puncak 2% pada tahun 1965 dan telah secara bertahap menurun menjadi sekitar 1,18% pada tahun 2010. Penurunan ini menggembirakan tetapi tidak berarti bahwa pertumbuhan penduduk tidak lagi menjadi perhatian. Laju pertumbuhan sekitar 0,1% diperlukan untuk menstabilkan populasi, yaitu untuk mencapai pertumbuhan populasi nol. Laju pertumbuhan sering dinyatakan sebagai penggandaan waktu, yaitu waktu yang dibutuhkan populasi untuk menjadi berukuran ganda. Pada tahun 1850, populasi membutuhkan 135 tahun menjadi dua kali lipat, tetapi berkurang menjadi hanya 35 tahun pada tahun 1965. Semua upaya untuk mengurangi pertumbuhan penduduk telah diperluas dengan penggandaan waktu menjadi 41 tahun pada tahun 1984. Upaya berkelanjutan telah meningkatkan waktu penggandaan untuk 58,3 tahun pada tahun 2000 dan perkiraanya 59,3 tahun pada tahun 2010. 

Waktu penggandaan suatu populasi ditentukan dengan membagi 70 tahun (konstanta demografis) dengan laju kecepatan. Misalnya, tingkat pertumbuhan penduduk dunia diperkirakan 1,18% pada tahun 2010, sehingga waktu dua kali lipat (d) akan ditentukan sebagai berikut.

Artinya, populasi manusia didunia akan berlipat ganda pada 59,3 tahun.

Laju pertumbuhan penduduk pada dasarnya telah stabil, atau bahkan menurun, di negara modern yaitu negara dimana masyarakat telah menikmati manfaat teknologi, obat-obatan yang modern termasuk alat kontrasepsi, pendidikan dan pekerjaan merupakan kesempatan bagi laki-laki dan perempuan, dan standar hidup yang relatif tinggi. Manfaat ini tidak tersedia pada masyarakat yang ada di negara yang sedang berkembang, dimana angka kematian tinggi dan angka kelahiran secara substansial lebih tinggi. Dimasa mendatang, sebagian besar pertumbuhan populasi manusia akan terjadi pada negara-negara berkembang.