stringtranslate.com

Грузоподъемность

Несущая способность среды — это максимальный размер популяции биологического вида , который может поддерживаться этой конкретной средой, учитывая пищу, среду обитания , воду и другие доступные ресурсы . Несущая способность определяется как максимальная нагрузка среды, [ необходимо разъяснение ], которая в популяционной экологии соответствует равновесию популяции , когда количество смертей в популяции равно количеству рождений (а также иммиграции и эмиграции). Несущая способность среды подразумевает, что извлечение ресурсов не превышает скорости регенерации ресурсов, а образующиеся отходы находятся в пределах ассимилирующей способности среды. Влияние несущей способности на динамику популяции моделируется с помощью логистической функции . Несущая способность применяется к максимальной популяции, которую среда может поддерживать в экологии , сельском хозяйстве и рыболовстве . Термин несущая способность применялся к нескольким различным процессам в прошлом, прежде чем окончательно был применен к пределам популяции в 1950-х годах. [1] Понятие несущей способности для людей охватывается понятием устойчивой популяции .

Раннее подробное исследование глобальных ограничений было опубликовано в книге 1972 года « Пределы роста» , которая вызвала последующие комментарии и анализ, включая много критики. [2] Обзор 2012 года в журнале Nature , составленный 22 международными исследователями, выразил обеспокоенность тем, что Земля может «приближаться к сдвигу состояния», при котором биосфера может стать менее гостеприимной для человеческой жизни и при котором человеческая несущая способность может уменьшиться. [3] Эта обеспокоенность тем, что человечество может пройти за «переломными моментами» для безопасного использования биосферы, усилилась в последующие годы. [4] [5] Последние оценки несущей способности Земли составляют от двух до четырех миллиардов человек, в зависимости от того, насколько оптимистично исследователи относятся к международному сотрудничеству для решения проблем коллективных действий. [6]

Происхождение

С точки зрения динамики населения , термин «пропускная способность» не был явно использован в 1838 году бельгийским математиком Пьером Франсуа Ферхюльстом, когда он впервые опубликовал свои уравнения, основанные на исследованиях по моделированию роста населения. [7]

Происхождение термина «пропускная способность» неясно, источники по-разному утверждают, что он изначально использовался «в контексте международного судоходства » в 1840-х годах, [8] [9] или что он был впервые использован в лабораторных экспериментах с микроорганизмами в 19 веке. [10] Обзор 2008 года показывает, что первое использование термина на английском языке было в докладе Государственного секретаря США Сенату США от 1845 года. Затем он стал термином, используемым в целом в биологии в 1870-х годах, получив наибольшее развитие в дикой природе и управлении домашним скотом в начале 1900-х годов. [9] Он стал основным термином в экологии, используемым для определения биологических пределов естественной системы, связанных с численностью популяции, в 1950-х годах. [8] [9]

Неомальтузианцы и евгеники популяризировали использование этих слов для описания количества людей, которых может прокормить Земля, в 1950-х годах [9], хотя американские биостатистики Рэймонд Перл и Лоуэлл Рид уже применяли их в этих терминах к человеческим популяциям в 1920-х годах. [ необходима цитата ]

Хадвен и Палмер (1923) определили кормовую емкость как плотность скота, который может выпасаться в течение определенного периода без ущерба для пастбища. [11] [12]

Впервые он был использован в контексте управления дикой природой американцем Альдо Леопольдом в 1933 году, а годом позже американцем Полом Лестером Эррингтоном , специалистом по водно-болотным угодьям . Они использовали этот термин по-разному, Леопольд в основном в смысле пасущихся животных (различая «уровень насыщения», внутренний уровень плотности, в котором будет жить вид, и грузоподъемность, наибольшее количество животных, которые могут находиться в поле), а Эррингтон определял «грузоподъемность» как количество животных, выше которого хищничество станет «тяжелым» (это определение было в значительной степени отвергнуто, в том числе самим Эррингтоном). [11] [13] Важный и популярный учебник по экологии 1953 года Юджина Одума «Основы экологии » популяризировал этот термин в его современном значении как равновесное значение логистической модели роста популяции. [11] [14]

Математика

Конкретная причина, по которой популяция перестает расти, известна как ограничивающий или регулирующий фактор . [15]

Достижение пропускной способности через логистическую кривую роста

Разница между уровнем рождаемости и уровнем смертности — это естественный прирост . Если популяция данного организма ниже допустимой емкости данной среды, эта среда может поддерживать положительный естественный прирост; если она оказывается выше этого порога, популяция обычно уменьшается. [16] Таким образом, допустимая емкость — это максимальное количество особей вида, которое среда может поддерживать в долгосрочной перспективе. [17]

Численность популяции уменьшается выше допустимой нагрузки из-за ряда факторов, зависящих от вида , но может включать недостаточное пространство , кормовую базу или солнечный свет . Допустимая нагрузка среды обитания различается для разных видов. [ необходима цитата ]

В стандартной экологической алгебре , как показано в упрощенной модели Ферхюльста динамики популяции , пропускная способность представлена ​​константой K :

где

Таким образом, уравнение связывает темпы роста популяции N с текущей численностью популяции, включая влияние двух постоянных параметров r и K. (Обратите внимание, что уменьшение — это отрицательный рост.) Выбор буквы K произошел от немецкого слова Kapazitätsgrenze (предел емкости).

Это уравнение является модификацией исходной модели Ферхюльста:

[18]

В этом уравнении грузоподъемность K , , равна

Это график изменения численности населения с использованием модели логистической кривой. Когда численность населения превышает допустимую емкость, она уменьшается, а когда она ниже допустимой емкости, она увеличивается.

Если представить модель Ферхюльста в виде графика, то изменение численности населения с течением времени примет форму сигмоидальной кривой , достигающей наивысшего уровня в точке K. Это кривая логистического роста , и она рассчитывается с помощью:

где

Кривая логистического роста показывает, как взаимосвязаны темпы роста популяции и пропускная способность. Как показано в модели кривой логистического роста, когда численность популяции мала, она увеличивается экспоненциально. Однако, когда численность популяции приближается к пропускной способности, рост уменьшается и достигает нуля при K. [20 ]

То, что определяет пропускную способность конкретной системы, подразумевает ограничивающий фактор ; это могут быть доступные запасы пищи или воды , места гнездования, пространство или количество отходов , которые могут быть поглощены без ухудшения состояния окружающей среды и снижения пропускной способности.

Популяционная экология

Контейнероемкость — это широко используемая концепция биологов, пытающихся лучше понять биологические популяции и факторы, которые на них влияют. [1] При рассмотрении биологических популяций контейнероемкость можно рассматривать как стабильное динамическое равновесие, учитывающее темпы вымирания и колонизации. [16] В популяционной биологии логистический рост предполагает, что размер популяции колеблется выше и ниже равновесного значения. [21]

Многочисленные авторы подвергали сомнению полезность этого термина применительно к реальным диким популяциям. [11] [12] [22] Хотя он полезен в теории и в лабораторных экспериментах, пропускная способность как метод измерения пределов популяции в окружающей среде менее полезна, поскольку иногда он упрощает взаимодействия между видами. [16]

Сельское хозяйство

Для фермеров важно рассчитать грузоподъемность своей земли, чтобы они могли установить устойчивую норму поголовья . [23] Например, расчет грузоподъемности загона в Австралии выполняется в эквивалентах сухих овец (DSE). Один DSE — это 50-килограммовый мериносовый баран , сухостойная овца или небеременная овца, которая содержится в стабильных условиях. В DSE рассчитываются не только овцы, грузоподъемность другого скота также рассчитывается с использованием этой меры. Отнятый теленок британской породы весом 200 кг, набирающий 0,25 кг/день, составляет 5,5DSE, но если бы тот же вес того же типа теленка набирал 0,75 кг/день, он был бы измерен как 8DSE. Крупный рогатый скот не одинаков, их DSE может различаться в зависимости от породы, темпов роста, веса, от того, является ли это корова («мать»), бык или бык («бык» в Австралии), а также от того , отъемыш ли он , беременный или «мокрый» (т. е. дойный ).

В других частях света для расчета пропускной способности используются другие единицы. В Соединенном Королевстве загон измеряется в LU, единицах поголовья скота, хотя для этого существуют и другие схемы. [24] [25] Новая Зеландия использует либо LU, [26] EE (эквиваленты овец), либо SU (единицы поголовья скота). [27] В США и Канаде традиционная система использует единицы поголовья животных (AU). [28] Французская/швейцарская единица — Unité de Gros Bétail (UGB). [29] [30]

Лето дойных коров в швейцарских Альпах в кантоне Вале

В некоторых европейских странах, таких как Швейцария, пастбище ( alm или alp ) традиционно измеряется в Stoß , где один Stoß равен четырем Füße (футам). Более современная европейская система — Großvieheinheit (GV или GVE), соответствующая 500 кг живого веса крупного рогатого скота. В экстенсивном сельском хозяйстве 2 GV/га — это обычная норма поголовья, в интенсивном сельском хозяйстве , когда выпас дополняется дополнительным кормом , нормы могут составлять от 5 до 10 GV/га. [ необходима цитата ] В Европе средние нормы поголовья варьируются в зависимости от страны, в 2000 году в Нидерландах и Бельгии были очень высокие нормы — 3,82 GV/га и 3,19 GV/га соответственно, в соседних странах — около 1–1,5 GV/га, а в более южных европейских странах — более низкие нормы, при этом в Испании самая низкая норма — 0,44 GV/га. [31]

Эта система может быть также применена к природным территориям. Выпас мегатравоядных животных на уровне примерно 1 ГВ/га считается устойчивым на пастбищах Центральной Европы, хотя это сильно варьируется в зависимости от многих факторов. В экологии теоретически (т. е. циклическая сукцессия , динамика участков , гипотеза мегатравоядных ) предполагается, что выпаса диких животных в 0,3 ГВ/га достаточно, чтобы помешать лесонасаждению в естественной зоне. Поскольку разные виды имеют разные экологические ниши , например, лошади пасутся на короткой траве, крупный рогатый скот на более длинной, а козы или олени предпочитают поедать кустарники, дифференциация ниш позволяет местности иметь немного более высокую пропускную способность для смешанной группы видов, чем если бы был задействован только один вид. [ требуется ссылка ]

Некоторые схемы нишевого рынка требуют более низких норм содержания скота, чем максимально можно выпасать на пастбище. Для того, чтобы продавать мясную продукцию как «биодинамическую» , требуется более низкий Großvieheinheit от 1 до 1,5 (2,0) GV/га, при этом некоторые фермы с операционной структурой используют только от 0,5 до 0,8 GV/га. [ требуется цитата ]

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН ввела три международные единицы для измерения пропускной способности: единицы поголовья скота ФАО для Северной Америки [32] [33], единицы поголовья скота ФАО для стран Африки к югу от Сахары [32] [33] и единицы поголовья скота в тропических странах [34] .

Другой более грубый и менее точный метод определения пропускной способности загона — просто объективный взгляд на состояние стада. В Австралии национальная стандартизированная система оценки состояния скота осуществляется с помощью оценки состояния тела (BCS). Животное в очень плохом состоянии оценивается с помощью BCS 0, а животное, которое является чрезвычайно здоровым, оценивается в 5: животные могут быть оценены между этими двумя числами с шагом 0,25. Для получения статистически репрезентативного числа необходимо оценить не менее 25 животных одного типа, и оценка должна проводиться ежемесячно — если среднее значение падает, это может быть связано с тем, что норма поголовья превышает пропускную способность загона или слишком мало корма. Этот метод менее прямолинеен для определения норм поголовья, чем рассмотрение самого пастбища, потому что изменения в состоянии поголовья могут отставать от изменений в состоянии пастбища. [23]

Рыболовство

Рыбалка на закате в Кочине, Керала, Индия.

В рыболовстве пропускная способность используется в формулах для расчета устойчивых уловов для управления рыболовством . [35] Максимальный устойчивый улов (MSY) определяется как «максимальный средний улов, который может быть непрерывно получен от эксплуатируемой популяции (=запаса) при средних условиях окружающей среды». MSY изначально рассчитывался как половина пропускной способности, но с годами был уточнен, [36] теперь рассматривается как примерно 30% популяции, в зависимости от вида или популяции. [37] [38] Поскольку популяция вида, которая опустилась ниже своей пропускной способности из-за рыболовства, окажется в экспоненциальной фазе роста, как показано в модели Ферхюльста, вылов количества рыбы на уровне или ниже MSY является избыточным уловом, который может быть устойчиво выловлен без сокращения размера популяции в равновесии, поддерживая популяцию на максимальном уровне пополнения . Однако ежегодный вылов можно рассматривать как модификацию r в уравнении, т. е. окружающая среда была изменена, что означает, что размер популяции в равновесии с ежегодным выловом немного ниже, чем K был бы без него.

Обратите внимание, что математически и практически MSY проблематичен. Если допускаются ошибки и даже небольшое количество рыбы вылавливается каждый год сверх MSY, динамика популяций подразумевает, что общая популяция в конечном итоге сократится до нуля. Фактическая пропускная способность среды может колебаться в реальном мире, что означает, что на практике MSY может фактически меняться из года в год [39] [40] [41] (ежегодные устойчивые урожаи и максимальный средний урожаи пытаются это учесть). [ необходима цитата ] Другие похожие концепции — оптимальный устойчивый улов и максимальный экономический улов; оба они представляют собой нормы вылова ниже MSY. [42] [43]

Эти расчеты используются для определения квот на вылов рыбы . [ необходима ссылка ]

Люди

Человеческая несущая способность является функцией того, как люди живут, и технологий, находящихся в их распоряжении. Две великие экономические революции, которые ознаменовали историю человечества до 1900 года — сельскохозяйственная и промышленная революции — значительно увеличили человеческую несущую способность Земли, позволив человеческому населению вырасти с 5-10 миллионов человек в 10 000 году до н. э. до 1,5 миллиарда в 1900 году. [44] Огромные технологические усовершенствования последних 100 лет — в прикладной химии, физике, вычислениях, генной инженерии и многом другом — еще больше увеличили человеческую несущую способность Земли, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Без процесса Габера-Боша для фиксации азота современное сельское хозяйство не могло бы прокормить 8 миллиардов человек. [45] Без Зеленой революции 1950-х и 60-х годов голод мог бы уничтожить большое количество людей в более бедных странах в течение последних трех десятилетий двадцатого века. [46]

Однако недавние технологические успехи шли за счет серьезных экологических издержек. Изменение климата, закисление океана и огромные мертвые зоны в устьях многих великих рек мира являются функцией масштаба современного сельского хозяйства [47] и многих других потребностей, которые 8 миллиардов человек предъявляют к планете. [48] Ученые сейчас говорят о том, что человечество превышает или грозит превысить 9 планетарных границ безопасного использования биосферы. [49] Беспрецедентное экологическое воздействие человечества грозит деградацией экосистемных услуг , от которых зависят люди и остальная жизнь, что потенциально снижает человеческую грузоподъемность Земли. [50] Признаки того, что мы пересекли этот порог, увеличиваются. [51] [52]  

Тот факт, что деградация основных услуг Земли, очевидно, возможна и происходит в некоторых случаях, предполагает, что 8 миллиардов человек могут превышать возможности Земли по переносу людей. Но возможности по переносу людей всегда являются функцией определенного количества людей, живущих определенным образом. [53] [54] Это было изложено в уравнении IPAT (1972) Пола Эрлиха и Джеймса Холдрена: воздействие на окружающую среду (I) = население (P) x богатство (A) x технологии, используемые для удовлетворения потребностей человека (T). [55] IPAT нашел впечатляющее подтверждение в последние десятилетия в климатологии, где идентичность Кайя для объяснения изменений в выбросах CO2 по сути является IPAT с двумя технологическими факторами, разделенными для простоты использования. [56]

Это говорит технологическим оптимистам, что новые технологические открытия (или внедрение существующих) могут продолжать увеличивать человеческую несущую способность Земли, как это было в прошлом. [57] Однако технологии имеют неожиданные побочные эффекты, как мы видели на примере истощения стратосферного озона, чрезмерного осаждения азота в реках и заливах мира и глобального изменения климата. [50] [5] Это говорит о том, что 8 миллиардов человек могут быть устойчивыми в течение нескольких поколений, но не в долгосрочной перспективе, а термин «несущая способность» подразумевает население, которое является устойчивым бесконечно. Возможно также, что усилия по предвидению и управлению воздействиями мощных новых технологий или разделению усилий, необходимых для удержания глобальных экологических воздействий в устойчивых границах между более чем 200 странами, каждая из которых преследует свои собственные интересы, могут оказаться слишком сложными для достижения в долгосрочной перспективе. [58]

Одна из проблем применения грузоподъемности к любому виду заключается в том, что экосистемы не являются постоянными и со временем меняются, тем самым изменяя доступные ресурсы. Исследования показали, что иногда присутствие человеческих популяций может увеличить местное биоразнообразие , демонстрируя, что человеческое проживание не всегда приводит к вырубке лесов и снижению биоразнообразия. Другая проблема, которую следует учитывать при применении грузоподъемности, особенно к людям, заключается в том, что измерение пищевых ресурсов является произвольным. Это связано с выбором того, что учитывать (например, включать ли растения, которые не доступны каждый год), как классифицировать то, что учитывается (например, классификация съедобных растений, которые обычно не употребляются в пищу, как пищевых ресурсов или нет), и определением того, являются ли калорийность или пищевая ценность привилегированными. Дополнительными слоями к этому для людей являются их культурные различия во вкусах (например, некоторые едят летающих термитов) и индивидуальный выбор того, во что вкладывать свой труд (например, рыболовство или сельское хозяйство), оба из которых меняются со временем. Это приводит к необходимости определения того, следует ли включать все пищевые ресурсы или только те, которые будет потреблять рассматриваемая популяция. Измерения пропускной способности на больших территориях также предполагают однородность доступных ресурсов, но это не учитывает, как ресурсы и доступ к ним могут сильно различаться в пределах регионов и популяций. Они также предполагают, что население региона зависит только от ресурсов этого региона, хотя люди обмениваются ресурсами с другими людьми из других регионов, и существует мало, если вообще существует, изолированных популяций. Изменения в стандартах жизни , которые напрямую влияют на потребление ресурсов, также не принимаются во внимание. Эти проблемы показывают, что, хотя существуют ограничения ресурсов, для их понимания необходимо использовать более сложную модель того, как люди взаимодействуют со своей экосистемой. [59]

Недавние предупреждения о том, что человечество, возможно, превысило возможности Земли по переносу ресурсов

В период с 1900 по 2020 год численность населения Земли увеличилась с 1,6 млрд до 7,8 млрд человек (рост на 390%). [60] Эти успехи значительно увеличили потребность в человеческих ресурсах, что привело к существенной деградации окружающей среды . [61]

Оценка экосистемы тысячелетия

Оценка экосистем на пороге тысячелетия (MEA) 2005 года была масштабной совместной работой по оценке состояния экосистем Земли, в которой приняли участие более 1300 экспертов по всему миру. [61] Их первые два из четырех основных выводов были следующими. Первый вывод:

За последние 50 лет люди изменили экосистемы быстрее и масштабнее, чем за любой сопоставимый период времени в истории человечества, в основном для удовлетворения быстро растущих потребностей в пище, пресной воде, древесине, волокне и топливе. Это привело к существенной и в значительной степени необратимой потере разнообразия жизни на Земле. [62]

Второй из четырех основных выводов:

Изменения, которые были внесены в экосистемы, способствовали существенному чистому приросту благосостояния людей и экономического развития, но эти приросты были достигнуты за счет растущих издержек в форме деградации многих экосистемных услуг, повышенных рисков нелинейных изменений и обострения нищеты для некоторых групп людей. Эти проблемы, если их не решить, существенно уменьшат выгоды, которые будущие поколения получат от экосистем. [62]

По данным MEA, эти беспрецедентные изменения окружающей среды угрожают сократить долгосрочную человеческую емкость Земли. «Деградация экосистемных услуг может значительно ухудшиться в течение первой половины этого [21-го] века», — пишут они, что станет препятствием для улучшения жизни бедных людей во всем мире. [62]

Критика грузоподъемности по отношению к людям

Люди и сама человеческая культура являются высокоадаптируемыми вещами, которые преодолели проблемы, казавшиеся непостижимыми в прежнее время. Это не означает, что несущая способность не является чем-то, что следует рассматривать и обдумывать, но ее следует воспринимать с некоторым скептицизмом, когда ее представляют как конкретное доказательство чего-либо. Многие биологи, экологи и социологи полностью избавились от этого термина из-за обобщений, которые делаются, чтобы затушевывать сложность взаимодействий, которые происходят на микро- и макроуровне. Несущая способность в человеческой среде может измениться в любое время из-за высокоадаптируемой природы человеческого общества и культуры. Если в проблему вкладывают ресурсы, время и энергию, вполне может быть решение, которое само себя раскроет. Это также не должно использоваться как оправдание для чрезмерной эксплуатации или использования в своих интересах земли или ресурсов, которые имеются. Тем не менее, можно не быть пессимистом, поскольку технологические, социальные и институциональные адаптации могут быть ускорены, особенно в период необходимости, для решения проблем или, в данном случае, увеличения пропускной способности. Конечно, на этой Земле есть также ограниченные ресурсы, которые наверняка закончатся, если их использовать чрезмерно или без надлежащего контроля/сдержек и противовесов. Если оставить вещи без контроля, то, скорее всего, произойдет чрезмерное потребление и эксплуатация земли и ресурсов. [63]

Учет экологического следа

Учет экологического следа измеряет требования, предъявляемые людьми к природе, и сравнивает их с имеющимися запасами как для отдельных стран, так и для мира в целом. [64] Первоначально разработанный Матисом Вакернагелем и Уильямом Ризом , он был усовершенствован и применен в различных контекстах на протяжении многих лет Глобальной сетью по следу (GFN). Со стороны спроса экологический след измеряет, насколько быстро население использует ресурсы и генерирует отходы, уделяя особое внимание пяти основным областям: выбросы углерода (или углеродный след ), земли, отведенные под прямое поселение, использование древесины и бумаги, использование продуктов питания и волокон и потребление морепродуктов. [65] Он преобразует их в на душу населения или в общие используемые гектары. Со стороны предложения национальная или глобальная биоемкость представляет собой производительность экологических активов в конкретной стране или мире в целом; сюда входят «пахотные земли, пастбища, лесные угодья, рыболовные угодья и застроенные земли». [65] Опять же, различные показатели для отражения биоемкости переводятся в единый термин гектаров доступной земли. Как утверждает Глобальная сеть экологического следа (GFN):

Экологический след каждого города, штата или страны можно сравнить с его биоемкостью или биоемкостью мира. Если экологический след населения превышает биоемкость региона, этот регион испытывает дефицит биоемкости. Его спрос на товары и услуги, которые могут предоставить его земля и моря — фрукты и овощи, мясо, рыба, древесина, хлопок для одежды и поглощение углекислого газа — превышает то, что экосистемы региона могут восстановить. В более популярных сообщениях это называется «экологическим дефицитом». Регион с экологическим дефицитом удовлетворяет спрос за счет импорта, ликвидации собственных экологических активов (например, перелова рыбы) и/или выброса углекислого газа в атмосферу. Если биоемкость региона превышает его экологический след, у него есть резерв биоемкости. [65]

Согласно расчетам GFN, человечество использует ресурсы и производит отходы сверх допустимого уровня с 1970 года: в настоящее время человечество использует ресурсы Земли примерно на 170% от их емкости. [66] [67] Это означает, что человечество значительно превысило возможности Земли для людей при нашем текущем уровне благосостояния и использования технологий. Согласно данным Global Footprint Network:

В 2024 году [День перерасхода ресурсов Земли] пришелся на 1 августа. День перерасхода ресурсов Земли отмечает дату, когда человечество исчерпало годовой бюджет природы. В течение оставшейся части года мы поддерживаем наш экологический дефицит, сокращая местные запасы ресурсов и накапливая углекислый газ в атмосфере. Мы действуем в режиме перерасхода ресурсов. [68]

Понятие « экологического перерасхода » можно рассматривать как эквивалент превышения человеческой емкости. [69] [64] Согласно последним расчетам Глобальной сети экологического следа, большинство жителей мира проживают в странах, где наблюдается экологический перерасход (см. карту справа).

Страны, живущие в пределах своих экологических возможностей (закрашены зеленым) или в условиях экологического перерасхода (закрашены красным) в 2022 году.

Сюда входят страны с высокой плотностью населения (например, Китай, Индия и Филиппины), страны с высоким потреблением на душу населения и использованием ресурсов (Франция, Германия и Саудовская Аравия), а также страны как с высоким потреблением на душу населения, так и с большой численностью населения (Япония, Великобритания и США). [65]

Планетарная структура границ

По словам разработчиков, структура планетарных границ определяет «безопасное рабочее пространство для человечества на основе внутренних биофизических процессов, которые регулируют стабильность системы Земли». [49] Человеческая цивилизация развивалась в относительной стабильности эпохи голоцена; пересечение планетарных границ для безопасных уровней атмосферного углерода, кислотности океана или одной из других установленных границ может отправить глобальную экосистему в новые условия, которые менее гостеприимны для жизни, что может привести к снижению глобальной емкости для людей. Эта структура, разработанная в статье, опубликованной в 2009 году в журнале Nature [70] , а затем обновленная в двух статьях, опубликованных в 2015 году в журнале Science [49] и в 2018 году в PNAS [71] ,  определяет девять факторов стресса планетарных систем поддержки, которые должны оставаться в критических пределах для сохранения стабильных и безопасных условий биосферы (см. рисунок ниже). Изменение климата и утрата биоразнообразия рассматриваются как особенно важные факторы, поскольку сами по себе они могут вывести земную систему из состояния голоцена: «переходы между временными периодами в истории Земли часто отмечались существенными сдвигами в климате, биосфере или и том, и другом». [49]

Оценки того, как различные контрольные переменные для семи из девяти планетарных границ изменились с 1950 года по настоящее время. Зеленый затененный многоугольник представляет собой безопасное рабочее пространство.

Научный консенсус заключается в том, что человечество превысило от трех до пяти из девяти планетарных границ для безопасного использования биосферы и прилагает большие усилия для достижения еще нескольких. [71] Само по себе пересечение одной из планетарных границ не доказывает, что человечество превысило человеческую грузоподъемность Земли; возможно, технологические усовершенствования или разумное управление могли бы уменьшить этот стрессор и вернуть нас в безопасное рабочее пространство биосферы. Но когда пересекается несколько границ, становится сложнее утверждать, что грузоподъемность не была нарушена. [72] Поскольку меньшее количество людей помогает сократить все девять планетарных стрессоров, чем больше границ пересекается, тем яснее становится, что сокращение численности людей является частью того, что необходимо для возвращения в безопасное рабочее пространство. [73] [74] Рост населения регулярно возглавляет список причин растущего воздействия человечества на природную среду в литературе по науке о системе Земли. [75] Недавно разработчик планетарных границ Уилл Стеффен и соавторы оценили глобальное изменение населения как ведущий индикатор влияния социально-экономических тенденций на функционирование земной системы в современную эпоху, после 1750 года. [76]

Смотрите также

Дальнейшее чтение

Ссылки

  1. ^ ab Chapman, Eric J.; Byron, Carrie J. (январь 2018 г.). «Гибкое применение пропускной способности в экологии». Глобальная экология и охрана природы . 13 : e00365. doi : 10.1016/j.gecco.2017.e00365 .
  2. ↑ Тернер, Грэм (2008) «Сравнение «Пределов роста» с тридцатилетней реальностью». Архивировано 28 ноября 2010 г. в Wayback Machine Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation ( CSIRO ) Sustainable Ecosystems.
  3. ^ Барноски, А. Д.; Хэдли, Е. А.; и др. (2012). «Приближение изменения состояния биосферы Земли». Nature . 486 (7401): 52–58. Bibcode :2012Natur.486...52B. doi :10.1038/nature11018. hdl : 10261/55208 . PMID  22678279. S2CID  4788164.
  4. ^ Армстронг Маккей, Дэвид И.; Стаал, Ари; Абрамс, Джесси Ф.; Винкельманн, Рикарда; Сакшевски, Борис; Лориани, Сина; Фетцер, Инго; Корнелл, Сара Э.; Рокстрём, Йохан; Лентон, Тимоти М. (2022-09-09). «Глобальное потепление, превышающее 1,5 °C, может спровоцировать несколько переломных моментов в климате». Science . 377 (6611): eabn7950. doi :10.1126/science.abn7950. hdl : 10871/131584 . ISSN  0036-8075. PMID  36074831. S2CID  252161375.
  5. ^ ab Брэдшоу, Кори JA; Эрлих, Пол Р.; Битти, Эндрю; Себальос, Херардо; Крист, Эйлин; Даймонд, Джоан; Дирзо, Родольфо; Эрлих, Энн Х.; Харт, Джон; Харт, Мэри Эллен; Пайк, Грэм; Рэйвен, Питер Х.; Риппл, Уильям Дж.; Сальтрэ, Фредерик; Тернбулл, Кристин (13.01.2021). «Недооценка проблем, связанных с предотвращением ужасного будущего». Frontiers in Conservation Science . 1 : 615419. doi : 10.3389/fcosc.2020.615419 . ISSN  2673-611X.
  6. ^ Примеры включают Lianos, TP, & Pseiridis, A. (2016). Sustainable wellness and optimize population size. Environment, Development and Sustainability , 18 (6), 1679-1699; Tucker, CK (2019). A Planet of 3 Billion: Mapping Humanity's Long History of Ecological Destruction and Finding Our Way to a Resilient Future: a Global Citizen's Guide to Saving the Planet . Atlas Observatory Press; Dasgupta, P. (2019). Time and the generations: population these these for a reduceing planet . Columbia University Press; Tamburino, L., & Bravo, G. (2021). Reconcilling a positive environmental balance with human development: A quantitative assessment. Ecological Indicators , 129 , 107973.
  7. ^ Ферхюльст, Пьер-Франсуа (1838). «Обратите внимание на то, что население стремится к росту сына» (PDF) . Переписка по математике и физике . 10 : 113–121 . Проверено 3 декабря 2014 г.
  8. ^ ab Berkshire encyclopedia of sustainable . Грейт-Баррингтон, Массачусетс: Berkshire Publishing Group. 2010–2012. ISBN 978-1-933782-01-0. OCLC  436221172.
  9. ^ abcd Sayre, NF (2008). «Происхождение, история и пределы пропускной способности». Annals of the Association of American Geographers . 98 (1): 120–134. doi :10.1080/00045600701734356. JSTOR  25515102. S2CID  16994905.
  10. ^ Циммерер, Карл С. (1994). «География человека и «новая экология»: перспективы и обещания интеграции» (PDF) . Анналы Ассоциации американских географов . 84 : 108–125. doi :10.1111/j.1467-8306.1994.tb01731.x. Архивировано (PDF) из оригинала 19 июля 2011 г.
  11. ^ abcd Dhondt, André A. (январь 1988 г.). «Пропускная способность — запутанная концепция». Acta Oecologica . 9 (4): 337–346 . Получено 19 марта 2021 г.
  12. ^ ab McLeod, Steven R. (сентябрь 1997 г.). «Полезна ли концепция несущей способности в изменчивых средах?». Oikos . 79 (3): 529–542. Bibcode :1997Oikos..79..529M. doi :10.2307/3546897. JSTOR  3546897.
  13. ^ Леопольд, Альдо (1933). Управление охотой . Нью-Йорк: Charles Sccribener's Sons. стр. 51.
  14. ^ Одум, Юджин П. (1959). Основы экологии (2-е изд.). Филадельфия и Лондон: WB Saunders Co. стр. 183-188. ISBN 9780721669410. OCLC  554879.
  15. ^ "Ограничивающие факторы". education.nationalgeographic.org . Получено 2023-12-01 .
  16. ^ abc Storch, David; Okie, Jordan G. (октябрь 2019 г.). «Контейнерная емкость для видового богатства». Глобальная экология и биогеография . 28 (10): 1519–1532. Bibcode : 2019GloEB..28.1519S. doi : 10.1111/geb.12987. S2CID  202026304.
  17. ^ Риз, Уильям Э. (октябрь 1992 г.). «Экологические следы и присвоенная пропускная способность: что упускает из виду городская экономика». Окружающая среда и урбанизация . 4 (2): 121–130. Bibcode :1992EnUrb...4..121R. doi : 10.1177/095624789200400212 .
  18. ^ Ферхюльст, Пьер-Франсуа (1838). «Обратите внимание на то, что население стремится к росту сына» (PDF) . Переписка по математике и физике . 10 : 113–121 . Проверено 3 декабря 2014 г.
  19. ^ Ферхюльст, Пьер-Франсуа (1845). «Математические исследования закона роста населения». Новые мемуары Королевской академии наук и изящной словесности Брюсселя . 18 : 1–42. дои : 10.3406/marb.1845.3438. S2CID  157536237 . Проверено 18 февраля 2013 г.
  20. ^ Сваффорд, Анджела Линн. «Логистический рост населения: уравнение, определение и график». Study.com. Np, 30 мая 2015 г. Web. 21 мая 2016 г. «Логистический рост населения — открытый учебник Boundless». Boundless. Np, nd Web. 21 мая 2016 г.
  21. ^ Seidl, Irmi; Tisdell, Clem A (декабрь 1999 г.). «Пересмотренная пропускная способность: от теории населения Мальтуса к культурной пропускной способности» (PDF) . Ecological Economics . 31 (3): 395–408. Bibcode :1999EcoEc..31..395S. doi :10.1016/S0921-8009(99)00063-4. Архивировано (PDF) из оригинала 21.08.2017.
  22. ^ Хуэй, С (2006). «Пропускная способность, равновесие популяции и максимальная нагрузка на окружающую среду». Экологическое моделирование . 192 (1–2): 317–320. Bibcode : 2006EcMod.192..317H. doi : 10.1016/j.ecolmodel.2005.07.001.
  23. ^ ab "4 - Определение пропускной способности и нормы поголовья". Еще говядина с пастбищ . Meat & Livestock Australia Limited. 2019 . Получено 14 марта 2021 .
  24. ^ Честертон, Крис, Пересмотренный расчет поголовья скота для соглашений о попечительстве более высокого уровня, Техническая консультация 33 (второе издание), Служба развития сельских районов, 2006 г. Архивировано 26 июня 2007 г., на Wayback Machine
  25. ^ Никс, Дж. 2009. Карманный справочник по управлению фермерским хозяйством . 39-е изд. Корби: Центр Андерсона.
  26. ^ Новозеландские поголовья скота на Ruralfind Архивировано 25.05.2010 на Wayback Machine
  27. ^ Корнфорт, И.С. и Синклер, А.Г., Рекомендации по удобрениям для пастбищ и сельскохозяйственных культур в Новой Зеландии, 2-е изд. (Министерство сельского хозяйства Новой Зеландии, Веллингтон, Новая Зеландия, 1984), цитируется в «Истории системы единиц поголовья скота», Министерство сельского хозяйства Новой Зеландии. Архивировано 23 мая 2010 г. на Wayback Machine.
  28. ^ Джаспер Вомах, Отчет для Конгресса: Сельское хозяйство: Глоссарий терминов, программ и законов, издание 2005 г. "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2011-02-12 . Получено 2011-12-10 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
  29. ^ Коэффициенты пересчета животных в единицах крупного скота (французский): Коэффициенты пересчета единиц домашнего скота.
  30. ^ La Commission Européen: Agriculture et Environnement (на французском языке). Архивировано 2 января 2010 г. в Wayback Machine Европейской комиссии, Сельское хозяйство и окружающая среда (английская версия).
  31. ^ топ аграр 11/2001, onA
  32. ^ ab "P Chilonda и J Otte, Индикаторы для мониторинга тенденций в животноводстве на национальном, региональном и международном уровнях, Исследования животноводства для развития сельских районов, 18 (8), 2006, Статья № 117".
  33. ^ ab "Сборник сельскохозяйственных и экологических показателей, Приложение 2: Определения, Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (включает различные значения для разных регионов)" (PDF) .[ постоянная мертвая ссылка ]
  34. ^ Статья ФАО о тропических животноводческих хозяйствах. Архивировано 23 февраля 2011 г. на Wayback Machine.
  35. ^ Куинн, Терренс Дж. (28 июня 2008 г.). «Размышления о развитии и будущем моделей динамики популяций в рыболовстве». Моделирование природных ресурсов . 16 (4): 341–392. doi : 10.1111/j.1939-7445.2003.tb00119.x . S2CID  153420994.
  36. ^ Циклирас, Афанассиос К.; Фрезе, Райнер (2019). «Максимальная устойчивая урожайность». Энциклопедия экологии (2-е изд.). Elsevier. стр. 108–115. doi :10.1016/B978-0-12-409548-9.10601-3. ISBN 9780444641304. S2CID  150025979.
  37. ^ Буске, Н.; Дюшен, Т.; Ривест, Л.-П. (2008). «Переопределение максимального устойчивого урожая для модели популяции Шефера, включая мультипликативный шум окружающей среды» (PDF) . Журнал теоретической биологии . 254 (1): 65–75. Bibcode :2008JThBi.254...65B. doi :10.1016/j.jtbi.2008.04.025. PMID  18571675.[ постоянная мертвая ссылка ]
  38. ^ Торп, Р. Б.; ЛеКен, У. Дж. Ф.; Люксфорд, Ф.; Колли, Дж. С.; Дженнингс, С. (2015). «Оценка и управление последствиями неопределенности в многовидовой размерно-структурированной модели реагирования популяции и сообщества на рыболовство». Методы в экологии и эволюции . 6 (1): 49–58. Bibcode : 2015MEcEv...6...49T. doi : 10.1111/2041-210X.12292. PMC 4390044. PMID  25866615. 
  39. ^ Милнер-Гулланд, Э. Дж., Мейс, Р. (1998), Сохранение биологических ресурсов Wiley-Blackwell. ISBN 978-0-86542-738-9 
  40. ^ Ларкин, П. А. (1977). «Эпитафия концепции максимального устойчивого вылова». Труды Американского рыболовного общества . 106 (1): 1–11. Bibcode : 1977TrAFS.106....1L. doi : 10.1577/1548-8659(1977)106<1:AEFTCO>2.0.CO;2.
  41. ^ Botsford, LW; Castilla, JC; Peterson, CH (1997). «Управление рыболовством и морскими экосистемами». Science . 277 (5325): 509–515. doi :10.1126/science.277.5325.509.
  42. ^ Кларк, CW (1990), Математическая биоэкономика: оптимальное управление возобновляемыми ресурсами , 2-е изд. Wiley-Interscience, Нью-Йорк
  43. ^ Национальная служба морского рыболовства (NMFS). 1996. Наши живые океаны: отчет о состоянии живых морских ресурсов США 1995. Технический меморандум NOAA NMFS0F/SPO-19. NMFS, Силвер-Спрингс, Мэриленд.
  44. ^ «Исторические оценки численности населения мира». Census.gov .
  45. ^ Смил, Вацлав (1999). «Детонатор демографического взрыва». Nature . 400 (6743): 415. Bibcode :1999Natur.400..415S. doi : 10.1038/22672 . ISSN  0028-0836. S2CID  4301828.
  46. ^ Голлин, Дуглас; Хансен, Каспер Ворм; Вингендер, Асгер Мозе (2021). «Две травинки: влияние зеленой революции». Журнал политической экономии . 129 (8): 2344–2384. doi : 10.1086/714444. ISSN  0022-3808. S2CID  53401811.
  47. ^ Крист, Эйлин; Мора, Камило; Энгельман, Роберт (2017-04-21). «Взаимодействие человеческой популяции, производства продуктов питания и защиты биоразнообразия». Science . 356 (6335): 260–264. Bibcode :2017Sci...356..260C. doi :10.1126/science.aal2011. ISSN  0036-8075. PMID  28428391. S2CID  12770178.
  48. ^ Ripple, William J.; Wolf, Christopher; Newsome, Thomas M.; Galetti, Mauro; Alamgir, Mohammed; Crist, Eileen; Mahmoud, Mahmoud I.; Laurance, William F. (13.11.2017). «Предупреждение ученых мира человечеству: второе уведомление». BioScience . 67 (12): 1026–1028. doi : 10.1093/biosci/bix125. hdl : 11336/71342 . ISSN  0006-3568.
  49. ^ abcd Штеффен, Уилл; Ричардсон, Кэтрин; Рокстрем, Йохан; Корнелл, Сара Э.; Фетцер, Инго; Беннетт, Елена М.; Биггс, Ренетт; Карпентер, Стивен Р.; де Врис, Вим; де Вит, Синтия А.; Фольке, Карл; Гертен, Дитер; Хейнке, Йенс; Мейс, Джорджина М.; Перссон, Линн М. (13 февраля 2015 г.). «Планетарные границы: руководство развитием человечества на меняющейся планете». Наука . 347 (6223). дои : 10.1126/science.1259855. hdl : 1885/13126 . ISSN  0036-8075. PMID  25592418. S2CID  206561765.
  50. ^ ab (Программа), Millennium Ecosystem Assessment (2005). Экосистемы и благосостояние человека: синтез. Island Press. ISBN 1-59726-039-8. OCLC  1264940723.
  51. ^ МГЭИК, 2014: Резюме для политиков. В: Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата. Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Эденхофер, О., Р. Пикс-Мадруга, Й. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, И. Баум, С. Бруннер, П. Эйкемайер, Б. Криманн, Дж. Саволайнен, С. Шлёмер, К. фон Штехов, Т. Цвикель и Дж. К. Минкс (ред.)]. Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
  52. ^ IPBES. (2019). Резюме для политиков. Глобальный оценочный отчет по биоразнообразию и экосистемным услугам. Секретариат Межправительственной группы экспертов по биоразнообразию и экосистемным услугам.
  53. ^ Пиментель, Дэвид; Харман, Ребекка; Паченца, Мэтью; Пекарски, Джейсон; Пиментель, Марсия (1994). «Природные ресурсы и оптимальная численность населения». Население и окружающая среда . 15 (5): 348. doi :10.1007/BF02208317. ISSN  0199-0039. S2CID  153634463.
  54. ^ S., Dasgupta, Partha (2019). Время и поколения: этика населения для уменьшающейся планеты. Columbia University Press. ISBN 978-0-231-16012-4. OCLC  1097199008.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  55. ^ PR Ehrlich и JP Holdren. Одномерная экология. Bulletin of the Atomic Scientists , май 1972: 16-27
  56. ^ Окружающая среда, энергетика и экономика: стратегии устойчивого развития. Ёити Кая, Кэйити Ёкобори, Энергия и экономическое развитие. Токийская конференция по «Глобальной окружающей среде». Токио: Издательство Университета ООН. 1997. ISBN 0-585-22996-1. OCLC  45731212.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  57. ^ Саймон, Джулиан Линкольн (1981). Основной источник. Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press. ISBN 0-691-09389-X. OCLC  7177304.
  58. ^ Марк., Гардинер, Стивен (2011). Идеальный моральный шторм: понимание этической трагедии изменения климата. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-537944-0. OCLC  753470941.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  59. ^ Клиггетт, Лиза (2001). «Новый облик пропускной способности: народные модели для публичных дебатов и продольного изучения изменений окружающей среды». Africa Today . 48 (1): 3–19. doi :10.1353/at.2001.0003. ISSN  1527-1978.
  60. ^ «Перспективы мирового населения — Отдел народонаселения — Организация Объединенных Наций». population.un.org . Департамент ООН по экономическим и социальным вопросам. 2022.
  61. ^ ab Reid, WV, et al. (2005). Оценка экосистем на пороге тысячелетия: экосистемы и благосостояние человека. Вашингтон, округ Колумбия: Island Press.
  62. ^ abc Reid, WV, et al. (2005). Оценка экосистем на пороге тысячелетия: экосистемы и благосостояние человека. Вашингтон, округ Колумбия: Экосистемы и благосостояние человека: синтез, стр. 1.
  63. ^ Клиггетт, Л., 2001. Новое обличье пропускной способности: народные модели для публичных дебатов и продольного изучения изменений окружающей среды. Africa Today , стр. 3-19.
  64. ^ ab Матис Вакернагель и Берт Бейерс, 2019. Экологический след: управление нашим бюджетом биоемкости. Издательство New Society.
  65. ^ abcd "Глобальный след". Глобальная сеть следов .
  66. ^ "Платформа данных о следах". Глобальная сеть следов .
  67. ^ , "ДОКЛАД ЖИВОЙ ПЛАНЕТЫ 2020: ИЗГИБ КРИВОЙ ПОТЕРИ БИОРАЗНООБРАЗИЯ". Коллекция "Изменение климата и право" . doi :10.1163/9789004322714_cclc_2020-0074-0399 . Получено 2023-06-30 .
  68. ^ "День экологического долга Земли". Глобальная сеть экологического следа .
  69. ^ Кэттон, У. Р. (1982). Перелет: экологическая основа революционных изменений . Издательство Иллинойсского университета.
  70. ^ Рокстрем, Йохан; Штеффен, Уилл; Никто, Кевин; Перссон, Оса; Чапин, Ф. Стюарт III; Ламбин, Эрик; Лентон, Тимоти М.; Шеффер, Мартен; Фольке, Карл; Шелльнхубер, Ганс Иоахим; Нюквист, Бьёрн; де Вит, Синтия А.; Хьюз, Терри; ван дер Леу, Сандер; Роде, Хеннинг (2009). «Планетарные границы: исследование безопасного рабочего пространства для человечества». Экология и общество . 14 (2). doi : 10.5751/es-03180-140232. hdl : 10535/5421 . ISSN  1708-3087. S2CID  15182169.
  71. ^ ab Steffen, Will; Rockström, Johan; Richardson, Katherine; Lenton, Timothy M.; Folke, Carl; Liverman, Diana; Summerhayes, Colin P.; Barnosky, Anthony D.; Cornell, Sarah E.; Crucifix, Michel; Donges, Jonathan F.; Fetzer, Ingo; Lade, Steven J.; Scheffer, Marten; Winkelmann, Ricarda (2018). «Траектории земной системы в антропоцене». Труды Национальной академии наук . 115 (33): 8252–8259. Bibcode : 2018PNAS..115.8252S. doi : 10.1073/pnas.1810141115 . ISSN  0027-8424. PMC 6099852. PMID  30082409 . 
  72. ^ Хиггс, Керрин (2017). «Пределы роста: человеческая экономика и планетарные границы». Журнал народонаселения и устойчивого развития . 2 (1). doi : 10.3197/jps.2017.2.1.15 . ISSN  2398-5496.
  73. ^ Кул, Диана Х. (2018). Должны ли мы контролировать население мира? Политическая теория сегодня. Кембридж, Великобритания Медфорд, Массачусетс: Polity press. ISBN 978-1-5095-2340-5.
  74. ^ Конли, Сара (2016). Один ребенок. Oxford University Press. doi :10.1093/acprof:oso/9780190203436.001.0001. ISBN 978-0-19-020343-6.
  75. ^ Бурбан, Мишель (2019). «Демографический круассан и климатические изменения: размышлять о политике в кадрах предельных планет». Экологическая мысль . 3 (1): 19–37. дои : 10.3917/lpe.003.0019. ISSN  2558-1465. S2CID  203184072.
  76. ^ Штеффен, Уилл; Бродгейт, Венди; Дойч, Лиза; Гаффни, Оуэн; Людвиг, Корнелия (2015). «Траектория антропоцена: Великое ускорение». Обзор антропоцена . 2 (1): 84. Bibcode : 2015AntRv...2...81S. doi : 10.1177/2053019614564785. hdl : 1885/66463 . ISSN  2053-0196. S2CID  131524600.