Những biến đổi ngẫu nhiên về môi trường sinh học và vật lý có thể gây nên những biến đổi về cấu trúc quần thể của một loài. Ví dụ, quần thể của một loài thỏ đang có nguy cơ tuyệt diệt có thể là do chịu ảnh hưởng của của những dao động về quần thể của loài hươu cùng có loại cây thức ăn tương tự như cây thức ăn của thỏ, hay quần thể của loài cáo chuyên ăn thịt thỏ này cũng chịu ảnh hưởng của các loài ký sinh và các loại bệnh của nó. Những dao động về điều kiện tự nhiên (môi trường vật lý) cũng có thể ảnh hưởng đến quần thể loài thỏ nói trên:
những năm có mưa thuận gió hòa, có thể tạo điều kiện thuận lợi cho cây cối mọc và quần thể thỏ sẽ phát triển, còn vào những năm khô hạn sẽ hạn chế sự phát triển của cây cối và do đó thỏ có thể bị chết đói. Các thiên tai xảy ra một cách bất thường như hạn hán, bão tố, lũ lụt, động đất, núi lửa, cháy và hiện tượng chết theo chu kỳ trong các quần xã sinh vật, cũng gây nên những dao động lớn trong cấu trúc quần thể. Thiên tai có thể giết chết một phần quần thể nhưng cũng có thể tiêu diệt toàn bộ quần thể trong khu vực. Có rất nhiều ví dụ về hiện tượng chết hàng loạt, có khi đến 70 - 90% số lượng cá thể trong quần thể các loài thú lớn. Mặc dù xác suất xảy ra thiên tai trong một năm là rất thấp, song trong hàng thập kỷ hay thế kỷ thì hoàn toàn có thể xảy ra.