Explozie de populație

Creșterea populației 10 000 î.Hr. - 2000 d.Hr.

Densitatea populației , zonele cu cea mai mare densitate în roșu

Termenul de explozie a populației se referă la creșterea exponențială a populației umane din ultimele decenii ale secolului XX . Această creștere este legată de creșterea densității populației în anumite zone ale planetei (de exemplu, Asia de Sud-Est ).

Considerații sociale, de mediu și politice

Densitatea populației, exprimată de obicei în indivizi pe kilometru pătrat, este destul de ambiguă. Dacă zona menționată nu are o conotație administrativă sau socială, media rezultată nu are prea mult sens. Densitățile populației unui oraș , regiune sau stat sunt date interesante, deoarece permit planificarea rezervelor.

Din punct de vedere social, prezența multor indivizi este un fapt pozitiv, deoarece permite un număr mai mare de relații. Cu toate acestea, se știe încă de pe vremea lui Aristotel și este confirmat de cercetările moderne că, dacă numărul relațiilor interpersonale este prea mare, efectul lor asupra individului devine negativ. Punctul de vedere comercial este mai nuanțat, astfel încât numărul clienților sau furnizorilor devine prea mare numai atunci când nu mai este posibil din punct de vedere tehnologic să îl gestionăm. Prin urmare, creșterea populației însoțită de îmbunătățirea tehnologiei favorizează relațiile comerciale față de cele personale.

Al Gore se numără printre puținii politicieni care își exprimă îngrijorarea prudentă cu privire la explozia populației. În An Inconvenient Truth Gore menționează explozia populației în raport cu disponibilitatea globală a resurselor. În mod normal, politicienii sunt mai preocupați de semnele de scădere a populației , deoarece modelul nostru economic nu poate sprijini o populație în scădere . Scăderea populației din cauza natalității scăzute a unor zone industrializate este compensată de imigrație.

Isaac Asimov , cunoscut mai mult ca profesor de biochimie decât ca romancier, și-a luat probleme să calculeze că populația umană de pe planeta Pământ poate ajunge la patruzeci de mii de miliarde de indivizi ^[1] . O cifră în fața căreia actualul de peste șapte miliarde (din octombrie 2016 ) pal. Pentru a calcula această cifră, Asimov a considerat că toată energia solară disponibilă trebuie utilizată pentru cultivarea algelor unicelulare pe întreaga suprafață a planetei și a estimat câte kilograme de carne de animale pot fi susținute de hrana vegetală rezultată. Asimov a folosit ecuația Malthus (a se vedea mai jos ) pentru a calcula că acel nivel de suprapopulare poate fi atins în jurul valorii de 2442 la ritmurile actuale de creștere.

Modele științifice

Creșterea populației a fost studiată experimental pe alte specii decât oamenii. Pentru speciile caracterizate printr-o succesiune discretă de generații, de obicei o nouă generație în fiecare an, este mai ușor să se calculeze numărul de nou-născuți în funcție de numărul actual de indivizi fertili. Această abordare multiplicativă duce la o creștere care este literalmente exponențială , conform modelului inspirat de Malthus .

P(t)=P_{0}e^{rt}

{\ displaystyle P (t) = P_ {0} e ^ {rt}}

{\ displaystyle P (t) = P_ {0} e ^ {rt}}

unde P ₀ = populația inițială, r = rata de creștere intrinsecă = rata natalității - rata mortalității, t = timpul.

Valoarea lui r se determină și pe baza unităților de timp alese, ore, zile, ani. Aproape toate populațiile umane cresc cu o rată de 3% sau mai puțin pe an (r = 0,03 pe an) în timp ce pentru surmolotto prolific ( Rattus norvegicus ) este r = 0,015 pe zi . ^[2]

Fiecare specie vie are însă propriile sale sisteme de autoreglare pentru care densitatea populației tinde să nu depășească anumite valori critice. În surmolotul menționat mai sus, de exemplu, femelele omit, în medii supraaglomerate, să construiască cuiburi complete și să abandoneze tânărul devreme, astfel încât mortalitatea infantilă să atingă vârfuri foarte mari (80% și 96% în două experimente de JB Calhoun în 1962). Stresul și epuizarea endocrină, fertilitatea redusă, infanticidul și canibalismul sunt doar câteva dintre mecanismele complexe raportate pe care diferite specii le adoptă pentru a-și modifica rata de creștere în funcție de densitatea populației. ^[2]

Comparație între curba logistică și curba de creștere Malthusian

Modelul logistic îmbunătățește precizia modelului Malthusian prin introducerea considerației că ratele de natalitate și deces depind de densitatea populației. În timp ce ecuația Malthus ar putea fi definită prin stabilirea creșterii populației direct proporțională cu populația existentă, adică dP = rP, creșterea logistică este definită prin stabilirea

{\frac {dP}{dt}}=r\left(1-{\frac {P}{K}}\right)P

{\ displaystyle {\ frac {dP} {dt}} = r \ left (1 - {\ frac {P} {K}} \ right) P}

{\ displaystyle {\ frac {dP} {dt}} = r \ left (1 - {\ frac {P} {K}} \ right) P}

unde K este capacitatea de încărcare a mediului , în timp ce termenul dt este echivalent cu intervalul de timp dintre două generații. Considerată ca o ecuație diferențială , ecuația logistică poate fi rezolvată exact. Alternativ, poate fi integrat numeric folosind o metodă de diferență finită. Schema lui Euler , cea mai simplă, implică stabilirea unui interval de timp $\Delta t$ ${\ displaystyle \ Delta t}$ $\ Delta t$ constantă și evaluați creșterea pentru fiecare interval ulterior

{\begin{aligned}P_{n+1}&=P_{n}+{\left({\frac {dP}{dt}}\right)}_{n}\Delta t\\&=P_{n}\left(1+r\Delta t-{\frac {r\Delta t}{K}}P_{n}\right)\end{aligned}}

{\ displaystyle {\ begin {align} P_ {n + 1} & = P_ {n} + {\ left ({\ frac {dP} {dt}} \ right)} _ {n} \ Delta t \\ & = P_ {n} \ left (1 + r \ Delta t - {\ frac {r \ Delta t} {K}} P_ {n} \ right) \ end {align}}}

{\ displaystyle {\ begin {align} P_ {n + 1} & = P_ {n} + {\ left ({\ frac {dP} {dt}} \ right)} _ {n} \ Delta t \\ & = P_ {n} \ left (1 + r \ Delta t - {\ frac {r \ Delta t} {K}} P_ {n} \ right) \ end {align}}}

Robert May ^{[3] a} susținut că în situațiile biologice caracterizate de generații discrete, de obicei insecte, descrierea matematică adecvată este în termeni de ecuații de diferențe neliniare. Având în vedere natura fenomenului, este totuși posibil ca schema discretă să reprezinte un model mai bun decât ecuația continuă din care a fost obținut. Este ușor de văzut cum se poate obține harta logistică din formula de mai sus

x_{n+1}=\lambda x_{n}\left(1-x_{n}\right)

{\ displaystyle x_ {n + 1} = \ lambda x_ {n} \ left (1-x_ {n} \ right)}

{\ displaystyle x_ {n + 1} = \ lambda x_ {n} \ left (1-x_ {n} \ right)}

setarea Δt = 1 (o unitate de timp) și substituirea $P={\frac {r+1}{r}}Kx$ ${\ displaystyle P = {\ frac {r + 1} {r}} Kx}$ ${\ displaystyle P = {\ frac {r + 1} {r}} Kx}$ în ambele părți ale egalității. Cu aceste poziții obținem λ = r + 1.

Pentru rate de creștere neobișnuit de mari sau, ceea ce este același, pentru unități de timp neobișnuit de mari, harta logistică generează un comportament haotic . Conform valorii lui λ, populația poate tinde spre o valoare stabilă, oscila ciclic în jurul unui număr (finit) de valori sau poate varia fără a se repeta vreodată în jurul a ceea ce se numește un atractiv ciudat . Implicarea termenului haos pentru a descrie acest comportament este creditată de May lui James Yorke , deși articolul concomitent la care se referă ^[4] apare în anul următor.

Au fost construite alte modele mai sofisticate pentru populații și medii specifice, de exemplu pentru a descrie echilibrul pradă-prădător cu ecuațiile Lotka-Volterra .

Notă

^ Isaac Asimov, The End , in Today and Tomorrow And ... , DoubleDay, 1973. trad. aceasta. Sfârșitul , în Astăzi, mâine și ... , Roma, Fanucci, 1976.
^ ^a ^b EO Wilson, Sociobiology , Bologna, Zanichelli, 1983.
^ RM mai, Populații biologice cu generații care nu se suprapun: puncte stabile, cicluri stabile și haos , în Știință , vol. 186, 1974, pp. 645-647.
^ TY Li, Yorke, JA, Perioada a treia implică Haos , în Amer. Matematica. Lunar , vol. 82, 1975, pp. 985-992.

Elemente conexe

linkuri externe

(RO) Pagina de populație a lui Roger J. Wendell oferă o cifră a populației mondiale actualizată constant.

[asimov-1] Isaac Asimov, The End , in Today and Tomorrow And ... , DoubleDay, 1973. trad. aceasta. Sfârșitul , în Astăzi, mâine și ... , Roma, Fanucci, 1976.

[wilson-2] EO Wilson, Sociobiology , Bologna, Zanichelli, 1983.

[may-3] RM mai, Populații biologice cu generații care nu se suprapun: puncte stabile, cicluri stabile și haos , în Știință , vol. 186, 1974, pp. 645-647.

[lieyorke-4] TY Li, Yorke, JA, Perioada a treia implică Haos , în Amer. Matematica. Lunar , vol. 82, 1975, pp. 985-992.

[1]

[2]

[3] a

[4]