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我们不知道答案的125个科学问题(25)地球人口的未来 精选

已有 4981 次阅读 2022-1-1 21:35 |个人分类:科学教育|系统分类:科普集锦

题记:有一个叫做“全球计数器”的网站可以随时看到地球上人口的变化,打开网站你可以看到每一秒世界人口数目和资源消耗的滚动数字。自1900年开始地球上的人口数量已经持续增长了一百多年,2021年人口总数达到了79.48亿(7,948,187,928),而2021年出生人数依然大于死亡人数,这预示着2022年地球人口会持续增长。该网站还预测2022年地球人口会轻松突破80亿这个曾经被认为是最大人口容量的数字。那么问题来了,地球的人口将来会一直增长下去,还是会到达一个顶峰保持不变或下降?人类人口的续增长显然有悖于1789年提出人口的马尔萨斯理论,那么是不是马尔萨斯的人口理论是错的,下面我们就来讨论讨论这个问题。

Will Malthus Continue to Be Wrong?

https://www.science.org/doi/10.1126/science.309.5731.102

马尔萨斯的人口论一直会错下去吗?

1798年,在英格兰阿尔伯里地区的一个小教堂里,一位32岁的年轻牧师出版了一本发人深省的小册子,名叫《论人口的原理》。在这本小册子里,托马斯·马尔萨斯(Thomas Malthus)对当时的乌托邦哲学家进行了冷静地批判和反驳,他认为,人类人口总是会自发地不断增长,但最终必然要受到一些外部因素的遏制——要么是计划生育之类的政策远见,要么是饥荒、战争或疾病。马尔萨斯认为,人口数量是以几何指数的方式增长的(如图1所示,是描写生物种群数量变化的著名虫口Logistic模型,该模型揭示人口数量P的增长决定于两个参数:人口的增长率 k 和人口的最大容量 L。图1中人口容量设为1000亿),而人类生活资料生产的增长却是线性的,这样不断发展的人口会很快耗尽社会生活资料而必然带来灾难性的后果。马尔萨斯对人口的这些推断引发了许多环保人士对地球人口发展危机的严重警告。随着马尔萨斯人口论的深入影响,世界上很多国家都开始了通过生育政策来限制本国人口资源发展的道路。

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图1 人口增长的Logistic模型

然而自马尔萨斯时代以来,世界人口足足增长了六倍,并很快超过了60亿,到达80亿的预言容量。所以根据马尔萨斯的人口理论,一场人口增长所导致的灾难性的制约因素很快就会到来。但令人高兴的是,廉价能源的出现、科学技术的兴起和绿色革命的发展,基本上阻止了人口爆涨所带来的世界末日般的崩溃局面。我们可以从图2的人口增长曲线中看到(插图为1800年到2021年各个人口大国的真实数据再加上利用模型所进行的预测),指数增长的人口并未导致灾难性的后果,而且大多数人口学家预测,到2100年,全球人口将会维持在100亿左右。

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图2 地球人口的增长曲线及预测(插图)

马尔萨斯所预言的灾难并没有出现,相反随着经济的发展许多国家都退出了人口限制的政策,而即便是全球新冠病毒大流行也依然没有遏制世界人口增长的步伐,到2022年末世界人口将会轻松突破80亿,不用到2100年,100亿人口的容量会提前十几年到来。

然而伴随着地球人口的持续增长,一个紧迫的问题出现,在保持人类现有生活水平不下降的情况下,地球最多还能养活多少人(大部分认为地球人口的最大容量是100亿)?地球能否在解决那些处于贫困地区人口的基本生活需求的基础上还可以再承载40亿的人口?根据上面的虫口模型,地球人口最后的数值决定于地球人口的最大容量L,而地球人口的最大容量L则决定于地球总的资源总量。然而发达国家人口增长对地球资源的消耗不仅是食物资源的增长,还有水、化石燃料、木材和其他生活必需品的大幅增长。此外,人类不断增加的生产活动又在许多方面加剧了对地球资源的直接威胁,例如全球气候的变化导致地球环境不断恶化(见第23个问题)、人类对土地和水资源的污染以及区域物种入侵造成的部分物种过度传播等等,都会削减地球资源的维持总量 

随着人口的不断增长,如何保证人类单一物种持续增长的同时又能最大限度保护地球其他生物的多样性?显然人类的居住和生产等活动正在不断侵害其他物种的领地,人类的过度消耗正在缩减其他物种的生存空间,导致在过去的一百年里生物多样性正以前所未有的速度丧失。为了解决这个问题,自然和社会科学家首先必须在不同领域进行广泛深入的系统研究。显然,伴随着人口的不断增长,人类正在更快地破坏生态系统,导致生态系统提供清洁淡水和其他“商品与服务”的能力不断退化。但情况到底有多糟糕呢?这需要研究人员广泛搜集湿地、森林和其他区域的基本状况和发展趋势,得到更加详细全面的信息。为了确定这些因素的优先次序,研究人员还希望更好地了解是什么使得生态系统更具抵抗力或更具脆弱性,以及生态系统受到资源耗竭压力时,如海洋渔业的过度捕捞,系统是否存在一个消耗阈值,过了这个阈值系统将会无法自我恢复。

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图3 地球资源的过度消耗

面对不断增长的人口,将来农业学家面临着要多养活40亿张嘴的任务。发达国家的粮食产量可能已经达到土地的极限,但在发展中国家,特别是在极度缺乏氮元素的撒哈拉以南的非洲地区,仍有很多可以提高粮食产量的工作可做。尽管不断进步的农业生物技术可以不断提高粮食产量并最大限度地避免过度生产对环境的负面影响,但生物技术同样存在其自身的生态风险,而且事实已经证明,要想获得怀疑论者对新农业、生物技术的支持显然是非常困难的。

同样,随着全球人口的增长,社会科学家也面临艰巨的社会任务。在我们的经济社会中,依然还存在许多鼓励资源过度浪费的不正当补贴,例如,对豪华型悍马汽车和其他效率低下的大排量交通工具的税收漏洞会导致生活资源的过度消耗,这些政策漏洞在不同社会和不同的国家仍然是一个长期存在的社会问题。一种新的社会资源政策是试图对生态系统的“服务价值”进行评估,例如,通过提升砍伐干净木材的价格,用于弥补砍伐森林所带来的环境提供清洁水能力的丧失。然而将这些“外部性”的环境因素纳入价格体系是一项艰巨的挑战,这需要更多关于生态系统知识的社会认同才能够推行。此外,社会经济决策往往只考虑商品的净现值(现在所提供的价值),而不会考虑资源的未来价值,例如土壤的开垦、农业生产和为城市和农业开采地下水等这些产业都是例子。要使这些产业既能很好地提供就业、提供好的商品和服务,同时还需要保证它们尽量减少对环境的破坏,这显然是矛盾的,以上的这种社会经济政策会使这些产业转型的过程变得非常复杂而无法推进。

随着人口的增长,研究人员还必须努力解决住房和人口结构的变化对社会的影响:在未来3550年,居住在城市的人口数量将翻倍。将来人口大部分的增长可能会发生在发展中国家目前只有3万至300万居民的城市。为了应对城市人口的大量涌入需要采取一切措施来解决人口在城市的居住和生活,从节能的混凝土制造到简单的饮用水净化方法,都将是未来城市化需要解决的问题。

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图4 城市化的发展

在一个全球电视、网络和无休止广告带货不断刺激消费的时代,随着人口的增长,我们将来的消费模式会发生什么变化世界显然不能像今天的美国人那样的消费方式来养活地球上的100亿人口。 科学——包括自然科学和社会科学——以及技术——能否可以不断提高效率,解决人口增长所带来的问题,这是整个世界目前所面临的关键的问题。 然而,面对地球不断增长的人口,凝聚不同国家和地区的政治意愿来做出我们人类一个统一而艰难的选择,可能是人类面临的一个更大的挑战。                                                                                                

    -----Erik Stokstad 文 张林 编译

 后记:从开始草率决定要科普解读这125个科学问题到现在已经过去了若干年,其中很多涉及本人专业以外的问题解读起来比较耗费精力与时间,但这些工作同样也扩充了自己的视野,让自己获得了其他领域之外的特殊感受,感谢自己当初的那个冲动。至此125个科学问题中前25个重要问题的科普解读也基本结束,而面对后面的100个子问题由于杂志介绍简单所以打算放弃逐个解读的想法,也许凡事都看心境,自由也好兴趣也罢,如果打算解读也会结合新的版本在自己的专业领域里随遇而安地进行,这一趟操作下来也许会一直持续到人类移民火星的那一天,而那时很多原有的问题也许已经找到了答案......



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