Quadrat-methode: Idealiter zou de populatiegrootte kunnen worden bepaald door elk individu in een habitat te tellen. Dit is in veel gevallen zeer onpraktisch, zo niet onmogelijk, dus ecologen moeten dergelijke informatie vaak extrapoleren.

In het geval van zeer kleine organismen, slow-movers, planten of andere niet-mobiele organismen, scannen wetenschappers wat wordt een quadrat
genoemd (geen "kwadrant"; let op de spelling). Een quadrat houdt in dat vierkanten van dezelfde grootte in een habitat worden afgebakend. Vaak worden touw en hout gebruikt. Vervolgens kunnen onderzoekers gemakkelijker de individuen in de quadrat tellen.

Verschillende quadrats kunnen in verschillende gebieden worden geplaatst zodat onderzoekers willekeurige steekproeven krijgen. De gegevens die zijn verzameld door de individuen in de kwadraten te tellen, worden vervolgens gebruikt om de populatiegrootte te extrapoleren.

Markeren en heroveren: het is duidelijk dat een quadrat niet zou werken voor dieren die veel ronddraaien. Dus om de populatiegrootte van meer mobiele organismen te bepalen, gebruiken wetenschappers een methode met de naam mark en recapture
.

In dit scenario worden individuele dieren gevangen en vervolgens gemarkeerd met een tag, band, verf of iets dergelijks. Het dier wordt teruggezet in zijn omgeving. Vervolgens wordt op een later tijdstip een andere set dieren gevangen en die set kan zowel de reeds gemarkeerde als niet-gemarkeerde dieren bevatten.

Het resultaat van het vangen van zowel gemarkeerde als niet-gemarkeerde dieren geeft onderzoekers een gebruiksratio, en op basis daarvan kunnen ze de geschatte populatiegrootte berekenen.

Een voorbeeld van deze methode is die van de condor in Californië, waarin individuen werden gevangen en getagd om de populatiegrootte van deze bedreigde soort te volgen. Deze methode is niet ideaal vanwege verschillende factoren, dus meer moderne methoden omvatten radio-tracking van dieren.
Populatie Ecologie Theorie

Thomas Malthus, die een essay publiceerde dat de relatie van de populatie met natuurlijke hulpbronnen beschreef, vormde de vroegste Charles Darwin ging hierop in met zijn concepten van 'survival of the fittest'.

In zijn geschiedenis vertrouwde ecologie op de concepten van andere vakgebieden. Een wetenschapper, Alfred James Lotka, veranderde de koers van de wetenschap toen hij het begin van de populatie-ecologie bedacht. Lotka zocht de vorming van een nieuw veld van 'fysische biologie' waarin hij een systeembenadering opnam voor het bestuderen van de relatie tussen organismen en hun omgeving.

Biostatisticus Raymond Pearl nam kennis van het werk van Lotka en werkte met hem samen om te discussiëren roofdier-prooi-interacties.

Vito Volterra, een Italiaanse wiskundige, begon in de jaren 1920 de relatie tussen roofdier en prooi te analyseren. Dit zou leiden tot de zogenaamde Lotka-Volterra-vergelijkingen die dienden als springplank voor wiskundige populatie-ecologie.

Australische entomoloog A.J. Nicholson leidde de vroege onderzoeksgebieden met betrekking tot dichtheid-afhankelijke sterftefactoren. H.G. Andrewartha en L.C. Berk zou verder beschrijven hoe populaties worden beïnvloed door abiotische factoren. De systeembenadering van Lotka op het gebied van ecologie is tot op de dag van vandaag nog steeds van invloed.
Populatiegroei en voorbeelden

Populatiegroei
geeft de verandering in het aantal individuen in een bepaalde periode weer. De bevolkingsgroei wordt beïnvloed door geboorte- en sterftecijfers, die op hun beurt gerelateerd zijn aan hulpbronnen in hun omgeving of externe factoren zoals klimaat en rampen. Verminderde hulpbronnen zullen leiden tot een verminderde bevolkingsgroei. Logistieke groei
verwijst naar populatiegroei wanneer de hulpbronnen beperkt zijn.

Wanneer een populatiegrootte onbeperkte hulpbronnen tegenkomt, groeit deze meestal snel. Dit wordt exponentiële groei
genoemd. Bacteriën zullen bijvoorbeeld exponentieel groeien wanneer ze toegang krijgen tot onbeperkte voedingsstoffen. Een dergelijke groei kan echter niet voor onbepaalde tijd worden volgehouden.

Draagkracht: Omdat de echte wereld geen onbeperkte middelen biedt, zal het aantal individuen in een groeiende bevolking uiteindelijk een punt bereiken waarop middelen schaarser worden. Dan zal de groei vertragen en afvlakken.

Zodra een populatie dit afvlakkingspunt bereikt, wordt het beschouwd als de grootste populatie die het milieu kan verdragen. De term voor dit fenomeen is draagvermogen
. De letter K staat voor draagvermogen.

Groei, geboorte en sterftecijfer: voor menselijke populatiegroei hebben onderzoekers al lang demografie gebruikt om populatieveranderingen in de loop van de tijd te bestuderen. Dergelijke veranderingen zijn het gevolg van geboortecijfers en sterftecijfers.

Grotere populaties, bijvoorbeeld, zouden leiden tot hogere geboortecijfers alleen vanwege meer potentiële partners. Dit kan echter ook leiden tot hogere sterftecijfers door concurrentie en andere variabelen zoals ziekte.

Populaties blijven stabiel wanneer de geboorte- en sterftecijfers gelijk zijn. Wanneer het geboortecijfer hoger is dan het sterftecijfer, neemt de bevolking toe. Wanneer het sterftecijfer hoger is dan het geboortecijfer, daalt de bevolking. Dit voorbeeld houdt echter geen rekening met immigratie en emigratie.

Levensverwachting speelt ook een rol bij demografie
. Wanneer mensen langer leven, hebben ze ook invloed op hulpbronnen, gezondheid en andere factoren.

Beperkende factoren: ecologen bestuderen factoren die de bevolkingsgroei beperken. Dit helpt hen de veranderingen te begrijpen die populaties ondergaan. Het helpt hen ook potentiële toekomsten voor de bevolking te voorspellen.

Hulpbronnen in de omgeving zijn voorbeelden van beperkende factoren. Planten hebben bijvoorbeeld in een gebied een bepaalde hoeveelheid water, voedingsstoffen en zonlicht nodig. Dieren hebben voedsel, water, onderdak, toegang tot partners en veilige gebieden nodig om te nestelen.

Densiteitsafhankelijke populatieregulatie: wanneer populatie-ecologen de groei van een populatie bespreken, is dit door de lens van factoren die dichtheid- afhankelijk of dichtheid-onafhankelijk.

Dichtheidsafhankelijke populatieregulatie
beschrijft een scenario waarin de dichtheid van een populatie zijn groeisnelheid en mortaliteit beïnvloedt. Dichtheidsafhankelijke regulering is meestal biotisch.

Concurrentie binnen en tussen soorten om hulpbronnen, ziekten, predatie en afvalopbouw zijn bijvoorbeeld allemaal dichtheidafhankelijke factoren. De dichtheid van de beschikbare prooi zou ook de populatie van roofdieren beïnvloeden, waardoor ze kunnen bewegen of mogelijk verhongeren. (fysische of chemische) factoren die van invloed zijn op sterftecijfers. Met andere woorden, sterfte wordt beïnvloed zonder rekening te houden met dichtheid.

Deze factoren zijn vaak catastrofaal, zoals natuurrampen (bijvoorbeeld bosbranden en aardbevingen). Vervuiling is echter een door de mens veroorzaakte dichtheid-onafhankelijke factor die veel soorten beïnvloedt. Klimaatcrisis is een ander voorbeeld.

Populatiecycli: populaties stijgen en dalen op een cyclische manier, afhankelijk van de hulpbronnen en de concurrentie in de omgeving. Een voorbeeld hiervan zijn zeehonden, aangetast door vervuiling en overbevissing. Verminderde prooi voor de zeehonden leidt tot verhoogde dood van zeehonden. Als het aantal geboorten zou toenemen, zou die bevolkingsomvang stabiel blijven. Maar als hun sterfte hoger was dan de geboorten, zou de bevolking afnemen.

Omdat de klimaatverandering de natuurlijke populaties blijft beïnvloeden, wordt het gebruik van modellen voor populatiebiologie belangrijker. De vele facetten van populatie-ecologie helpen wetenschappers beter te begrijpen hoe organismen op elkaar inwerken, en helpen bij strategieën voor soortenbeheer, behoud en bescherming.