Eine Population ist die Gesamtheit der Individuen einer Art in einem Gebiet. Ihre Größe $N$ steigt durch Geburten und Zuwanderung und sinkt durch Tod und Abwanderung. Ohne Begrenzung durch die Umwelt wächst sie exponentiell: Der Zuwachs je Zeit ist proportional zur Größe, $\frac{\Delta N}{\Delta t} = r \cdot N$, mit der Wachstumsrate $r$. Daraus folgt $N(t) = N_0 \cdot e^{rt}$ mit der Anfangsgröße $N_0$, bei fester Verdopplungszeit $T$ gleichwertig $N(t) = N_0 \cdot 2^{t/T}$. Der Graph steigt immer steiler (J-Kurve).

In der Natur ist das Wachstum begrenzt. Die Kapazitätsgrenze $K$ ist die Populationsgröße, die der Lebensraum auf Dauer trägt. Beim logistischen Wachstum sinkt der Zuwachs, je näher $N$ an $K$ kommt: $\frac{\Delta N}{\Delta t} = r \cdot N \cdot \left(1 - \frac{N}{K}\right)$. Die Kurve ist S-förmig mit vier Phasen: Anlaufphase, exponentielle Phase, Übergangsphase und stationäre Phase um $K$. Der größte Zuwachs liegt bei $N = \frac{K}{2}$.

Dichteabhängig bremsen Nahrungsknappheit, Revierkämpfe, Parasiten, Krankheiten und Räuber, sie wirken bei hoher Dichte stärker. Dichteunabhängig wirken zum Beispiel Frost und Dürre. Reale Populationen schwanken um $K$.

Die quantitative Erfassung zählt, wie viele Individuen vorkommen. Die Abundanz ist die Individuenzahl je Fläche, bei Pflanzen gibt der Deckungsgrad an, welchen Anteil der Fläche sie bedecken. Alle Tiere zu zählen gelingt selten, darum schätzt man.

• Probeflächen: Man zählt auf mehreren zufällig verteilten Flächen (etwa Rahmen von 1 m²) und rechnet auf die Gesamtfläche hoch.
• Fang-Wiederfang (Lincoln-Petersen) bei beweglichen Tieren: Man fängt $n_1$ Tiere, markiert sie unschädlich und lässt sie frei. Nach Durchmischung fängt man $n_2$ Tiere, davon sind $m$ markiert. Der Anteil Markierter in der zweiten Probe entspricht dem in der ganzen Population: $\frac{m}{n_2} = \frac{n_1}{N}$, also $N = \frac{n_1 \cdot n_2}{m}$. Bedingungen: keine Zu- und Abwanderung, Geburt oder Tod im Zeitraum, die Markierung schadet nicht und bleibt, alle Tiere haben gleiche Fangchance.

Arten unterscheiden sich in ihrer Fortpflanzungsstrategie. Das r steht für die Wachstumsrate, das K für die Kapazitätsgrenze.

Es sind Idealtypen, die meisten Arten liegen dazwischen. Beide Strategien sind Anpassungen, keine ist besser. In der Sukzession treten r-Strategen früh auf, K-Strategen später.

Klimaregeln beschreiben Tendenzen zwischen Klima und Körperbau oder Stoffwechsel.

• Bergmannsche Regel: Bei nahe verwandten gleichwarmen Tieren sind die Formen in kälteren Gebieten meist größer (Kaiserpinguin, Galapagospinguin). Das Volumen und damit die Wärmeproduktion wachsen schneller als die Oberfläche, über die Wärme verloren geht. Beim Würfel mit der Kante $a$ ist die Oberfläche $6a^2$, das Volumen $a^3$, ihr Verhältnis $\frac{6}{a}$. Verdoppelt sich $a$, halbiert sich das Verhältnis.
• Allensche Regel: Körperanhänge wie Ohren und Schwanz sind in kalten Gebieten kürzer (Polarfuchs gegenüber Fennek). Weniger Oberfläche heißt weniger Wärmeverlust.
• RGT-Regel: Bei wechselwarmen Tieren steigt die Geschwindigkeit enzymatischer Reaktionen bei 10 K mehr etwa auf das Zwei- bis Dreifache. Bei Faktor 2 läuft der Stoffwechsel einer Eidechse bei 25 °C doppelt so schnell wie bei 15 °C und bei 35 °C viermal so schnell.

Stickstoff steckt in Aminosäuren, Proteinen und Nukleotiden. Die Luft besteht zu etwa 78 % aus $\text{N}_2$, das Pflanzen und Tiere nicht verwerten können, denn die Dreifachbindung ist sehr stabil. Verwertbar sind Ammonium ($\text{NH}_4^+$) und Nitrat ($\text{NO}_3^-$).

Stickstoff ist oft der Minimumfaktor. Deshalb düngt man oder baut Schmetterlingsblütler an, die den Boden mit Stickstoff anreichern.