Versengés (kompetencia) esetén az egyik élőlény azokat a korlátozottan rendelkezésre álló forrásokat fogyasztja, amelyek más élőlények számára is hozzáférhetők és fogyaszthatók. A versengés eredménye a lassabb egyedfejlődés, a csökkent utódszám, a rosszabb túlélési esélyek (nagyobb elhullások). Mindezek következtében a versengés a természetes kiválogatódás mozgatórugója. A versengés erőssége a versengő felek igényeinek hasonlóságától és a versengő állományok sűrűségétől függ. Az előbbi a két versengő faj közti niche-átfedés mértékét, az utóbbi pedig a forrással szembeni igény nagyságát jelenti. A korlátozott forrásokért folyó versengés különböző módokon folyhat:

Mint arról korábban már szó volt, a versengés fajon belüli (intraspecifikus) és fajok közötti (intrerspecifikus) lehet. A fajon belüli versengés azonos niche-ű egyedek között zajlik, és az egymásra gyakorolt hatás általában szimmetrikus. A fajon belüli versengés általában erős, és ereje sűrűségfüggő, vagyis az állományt szabályozó szerepű és a környezettel egyensúlyban lévő létszámot (K) kialakító tényező. A fajon belüli különbségek (ivar, kor, egyedi különbségek) hatása lehet aszimmetrikus versengés, pl. a gímbikák és tehenek eltérő táplálékigénye és -hasznosítása miatt az élőhely használatában kimutatható különbség [61, 196, 199, 202, 281]. A fajon belüli versengés eredménye a szelekció, ami miatt az állományon belül a nagyobb egyedek felé tolódik a testtömeg és a versenyben sikeresebb egyedek javára változhat a koreloszlás.

A fajok közötti versengés az ugyanaz(oka)t a korlátozottan rendelkezésre álló forrásokat hasznosító fajok között lép fel. A fajok közötti versengés matematikai modellje szintén a logisztikus növekedési modellen alapul, amiből némi módosítással írhatók fel a két versengő faj állományváltozásának egyenletei (Lotka-Volterra-egyenletek).

Az 1. fajra az állományváltozás:

$\frac{d{n}_1}{dt}=r_1\times N_1\times \frac{K_1-\left(N_1+{\alpha }_{12}\times N_2\right)}{K_1}=r_1\times N_1\times \frac{K_1-N_1-{\alpha }_{12}\times N_2}{K_1}$

A 2. fajra az állományváltozás:

$\frac{d{n}_2}{dt}=r_2\times N_2\times \frac{K_2-\left(N_2+{\alpha }_{21}\times N_1\right)}{K_2}=r_2\times N_2\times \frac{K_2-N_2-{\alpha }_{21}\times N_1}{K_2}$

A két versengő faj közötti egymásra gyakorolt hatást a versengési együttható (α₁₂ és α₂₁; kompeticiós koefficiens) mutatja. A kompeticiós koefficiens az egyik faj egyedének a másik faj egyedében mért hatását fejezi ki: az α₁₂ az 1. fajnak a 2. faj növekedési rátájára gyakorolt hatását, míg az α₂₁ a 2. fajnak az 1. faj növekedési rátájára mért hatását jelenti. A versengési együtthatók tehát mindig az egyik faj szempontjából fejezik ki a másik faj egyedében mért viszonylagos hatást. A versengési együtthatók értelmezése:

Az egyenletek alapján látható, hogy mind a két állományban a növekedési képességet a fajon belüli és a fajok közötti versengés is csökkenti. Az egyenletek nullára való megoldásával meghatározható, hogy a két faj mikor kerül egymással egyensúlyba:

$r_1\times N_1\times \frac{K_1-N_1-{\alpha }_{12}\times N_2}{K_1}=0$

amiből a 1. faj esetében egyensúly akkor jön létre, ha

r₁ = 0 vagy N₁ = 0 vagy ha N₁ = K₁ – α₁₂×N₂,

$r_2\times N_2\times \frac{K_2-N_2-{\alpha }_{21}\times N_1}{K_2}=0$,

amiből a 2. faj esetében egyensúly akkor jön létre, ha

r₂ = 0 vagy N₂ = 0, vagy ha N₂ = K₂ –α₂₁×N₁.

Ezek az egyenletek azonban csupán azt fejezik ki, hogy az egyik faj egyensúlyi mérete függ a másik faj egyensúlyi méretétől, ezért az egyenleteket kölcsönösen be kell helyettesíteni, és megoldani őket a két faj egyikére. Ekkor:

$N_1=\frac{K_1-{\alpha }_{12}\times K_2}{1-{\alpha }_{12}\times {\alpha }_{21}}$,

$N_2=\frac{K_2-{\alpha }_{21}\times K_1}{1-{\alpha }_{12}\times {\alpha }_{21}}$

Ezekből már megállapítható, hogy a két fajnak csak akkor lehet nullánál nagyobb egyensúlyi állománya, ha a nevezőben lévő kifejezés (1-α₁₂×α₂₁>0) is nagyobb nullánál . Vagyis, azokban az esetekben, amikor a két faj együtt tud élni, az α₁₂×α₂₁ szorzat minkét fajra kisebb, mint 1 [131]. A versengés során kialakuló egyensúlyokról (stabil állapotok) a két faj közötti kapcsolatok grafikus elemzésével lehet többet megtudni (32. ábra). Tartós együttélés csak akkor jöhet létre, ha mindkét állományban kisebb a fajok közötti versengés, mint a fajon belüli, de ekkor is mindkét faj egyensúlyi állománymérete (K₁és K₂) csökkeni fog. Minden más esetben az egyik vagy mindkét faj kipusztul.

32. ábra - A Lotka-Volterra-modell négy lehetséges kimenetele. A pontban végződő és nyíllal jelölt vonalak az 1. faj változását, a szaggatott vonalak a 2. faj változását, a nyílban végződő vonalak az együttes változásokat jelölik. Ha az egyik fajt a másik nem korlátozza, viszont erős versenytársa a másiknak (erős interspecifikus kompetició), akkor az erős versengő lesz a nyertes (A, B). Mind a két fajban erős a fajon belüli versengés, ami lehetővé teszi az együttélésüket (C). A két faj között erős a versengés, de a fajokon belüli együttműködés is erős. Ebben az esetben az egyik faj nyer, de a versengés kimenetele a kezdeti létszámoktól függ. Ilyenkor ideiglenes egyensúly is kialakulhat (D)

A Lotka-Volterra-egyenletek – a név a modellt kidolgozó két matematikus, Alfred J. Lotka (1932) és Vittorio Volterra (1926) nevére utal – a logisztikus növekedési modellhez hasonlóan túl egyszerű és ideális rendszert tételeznek fel. Ezek a feltételezések a valóságban ritkán tarthatók, habár közel hasonló helyzetek előfordulhatnak. Legnagyobb értékük, hogy lehetővé teszik annak bemutatását, hogyan jöhet létre együttélés a versengés körülményei között, valamint, hogy az egyik faj másik általi kizárása nem előre elrendelt, hanem a versengő fajok viszonylagos sűrűségétől is függhet [270].

Az ökológia egyik alapfeltételezése, hogy a versengés az ökológiai rendszerekben hat, és a különböző fajok közötti együttélés meghatározó tényezője. A versengés egyben a természetes kiválogatódás legfontosabb tényezője. A versengés szerepét és működésének módját azonban bizonyítani kell. Ennek egyik legközvetlenebb vizsgálati módszere az ún. kizárásos kísérlet, amikor az egyik fajt eltávolítják vagy létszámát csökkentik és a másik faj válaszait értékelik. Vadfajok esetében kizárásos kísérleteket az erősebb versengő faj egyedeinek jelentős kilövésével végeznek, pl. Új-Zélandon a himalájai thar (vadkecske) és a zerge közötti versengés vizsgálatakor [116]. Ha a két faj közötti versengésnek szerepe van, akkor az várható, hogy a második faj állománya, szaporodási aránya vagy növekedési aránya növekszik [270]. Egyszerűbbek az ún. természetes kísérletekre alapozott vizsgálatok. Ilyenkor olyan területek adatait hasonlítják össze, amiken a vizsgált versengő fajok jelen vannak vagy hiányoznak, illetve jelenlétük egymáshoz viszonyított arányai különböznek [237]. Szintén gyakran használják fel szigeteken élő állományok adatait, ahol az egyes fajok a szigetek egy részén együtt, máshol pedig egyedül fordulnak elő. Veszélyeztetett fajok és/vagy kis állományok esetén a fajok közötti kölcsönkapcsolatok, így a versengés hatásainak vizsgálatára gyakran a természetes kísérlet az egyetlen lehetőség [55].