种群密度围绕环境容纳量水平所作的上下变动。任何一个种群的数量都是随时间而变动的，当种群数量增长达到它的环境容纳量水平后，很少能保持在这一水平上，而是经受着不规则的或规则的波动，又称振荡；有时种群数量会在短期内迅速增长，称为种群暴发，在种群暴发后，往往出现大批死亡，使种群数量剧烈下降，称为种群崩溃。种群数量变动的结果，可能是种群衰落或灭亡，也可能是较长时间地维持在某一水平，称为种群平衡。种群数量变动可分为季节性波动和年波动两大类型。

由于气候的季节性变化和生物的适应性变化所引起的种群数量波动。具有生殖季节性，生活史短促和有季节性迁移特征的种类常表现为季节性波动。如多数昆虫、一年生植物、淡水或海洋中的多数浮游生物（图1）。热带地区虽没有明显的季节变化，但许多种类的种群数量表现出与降水有关的周期性变化。环境稳定的热带雨林中，随着植物周期性开花结实，许多昆虫和鸟类的种群数量也表现出周期性变化。由于各年度温度、降水等气候条件的差异，某些种群数量的季节消长也表现出明显差异。如为害棉花的盲蝽象种群数量的季节消长，因棉花蕾铃期间降水量和降水期的不同，而分为四种类型：①中峰型。干旱年份出现，蕾铃两期受害均较轻；②双峰型。涝年出现，蕾铃两期受害均较重；③前峰期。前涝后旱年份出现，蕾期受害较重；④后峰型。前旱后涝年份出现，铃期受害较重。

图1 不规律的季节波动

种群数量在不同年份间的上下变动。年波动分为两类：①不规则波动。大多受非生物因子，特别是气候因子的年度变化所控制。根据中国上千年的气象和蝗害记录，可以确定干旱是蝗害大发生的重要原因（图2）。②规则波动（或称周期性波动）。常受种群内部及其他生物因素的控制。中国黑龙江伊春林区棕背种群消长具有三年的周期性，以它为食的黄鼬也表现出类似的周期性，这与该地区红松结实三年一次丰收相一致。加拿大毛皮业保存的自1800年以来美洲兔和猞猁毛皮收购量的资料，表明了这两个种群9～10年的周期性波动。种群周期性波动有两个特点，一是在生物群落比较简单的地带，如寒漠地带、针叶林地带比较明显；二是不同种类或同一种类不同地区的高峰并不始终一致。

图2 不规律的年波动（1913～1961年东亚飞蝗在洪泽湖区的种群动态曲线）

种群增长模型在一定程度上揭示了种群周期性波动的机制。如具密度效应的离散增长模型，当周限增长率λ因密度上升按B值相应降低时，种群密度可表示为：

Nt_＋1＝〔1.0-B(Nt-Neq〕Nt

当有时滞时则为：

Nt_＋1＝〔1.0-B(Nt_-1-Neq〕Nt

B是周限增长率随种群密度增减的修正值；Ne_q是种群平衡密度（即环境容纳量）。模型在电子计算机上的运行结果证明，当有时滞时，种群行为可以由没有振荡的变为有振荡的，或者使振幅增大。同样，如将时滞因素引进逻辑斯谛模型中则可表示为：

种群波动

T是反应时滞，r是瞬时增长率，K是环境容纳量。当时滞T比自然反应时间（其值为1/r）长，种群数量会出现高于K值的“超越”和低于K值的“超补偿”式的周期性波动，振幅和周期取决于r和T值。此外，洛特卡—沃尔泰勒（Lotka-Volterra）捕食者—猎物模型也表现出两个相互作用种群数量的周期性振荡。

自然界大多数情况下，种群往往保持着数量的相对稳定，即种群数量只在环境容纳量上下变动，以求得与环境的相对平衡。生物种群对不利条件有着一定的适应性，在有利条件下又有着充分发挥其内禀增长率的巨大潜能。因此可以看到在不利条件下数量的下降常伴随着其后的迅速上升，下降越剧烈，回升越明显。不同生物种群的相对稳定程度是不同的，可分为三种类型：①极不稳定型。生态寿命一般少于一年，出生率很高，种群数量变动快，如多数昆虫和小型鼠类。②较不稳定型。生态寿命比较长，出生率较高，种群数量波动相当剧烈，如松鼠、野兔等。③稳定型。生态寿命长而出生率低，种群数量接近环境容纳量，变动小，如有蹄类、大型食肉类动物等。在稳定型和极不稳定型之间有着稳定程度各异的中间类型。由于种群数量存在相对稳定性，自然界物种和种间关系得以保持相对稳定。

种群波动是群落结构和功能短期，以至长期演替的不可忽视的动因。研究种群波动的规律，探索其机制，对自然种群的管理和人类的某些经济活动（狩猎、渔业、病虫害防治、物种保护及引种等）具有重要指导意义。