Человечество как популяционная система

Популяция человека, т.е. популяция особого вида – Homo sapiens, обладает теми же свойствами, что и популяция животных, но характер и форма их проявлений значительно отличаются вследствие действия таких факторов, как искусственная среда, социально-эко­номические условия и др., называемых единым термином – социум.

Все люди на Земле образуют популяционную систему – человече­ство.Эта система ограничена доступными природными ресурсами и ус­ловиями жизни, социально-экономическими и генетическими механиз­мами. Человек, уже зная достаточно о значении этих ограничивающих факторов, пока еще мало придает им значения, хо­тя социально-экономические факторы уже, в известной степени, вы­ступают как регулирующие. О том, что человечество плохо осознает предел своей «толерантности» относительно этих ограничивающих факторов, является практически «безудержный» рост населения, т. е. численности популяции. В связи с этим человек должен: 1) изучать и понять форму собственного популяционного роста; 2) определить количественно оптимальные раз­меры и конфигурацию населения в связи с емкостью данной области; 3) быть готовым к принятию «культурной регуляции» там, где «естест­венная регуляция» недейственна.

Динамика человеческой популяции

Рост человеческой популяции представляет собой специальную проблему. Человечество, как биологический вид, подчиняется биологическим законам роста, в который включены общие для всех живых организмов процессы рождения и гибели. Антропоцентризм, присущий людям, долгое время приводил к тому, что рост и развитие человечества рассматривались как цепь исторических событий, различных для разных стран, а количественное описание человечества как вида, казалось малоинформативным. Однако сейчас, на грани тысячелетий, стало ясно, что Земля представляет собой огромную, но ограниченную относительно замкнутую систему, и рост населения становится основной глобальной проблемой человечества, которая порождает все остальные глобальные проблемы, в том числе атропогенные изменения окружающей среды и исчерпание природных ресурсов.

Экологами давно замечено, что человеческий вид является единственным видом, рост численности которого происходит без видимого ограничения по закону, более крутому, чем экспоненциальный. Кривая роста хорошо описывается уравнением вида

. (5.1)

Если ввести безразмерные переменные,

приходим к дифференциальному уравнению с квадратичной правой частью

. (5.2)

Квадратичный закон описывает простейшее коллективное взаимодействие, которое эффективно суммирует все процессы и взаимодействия, происходящие в обществе, подобное бимолекулярно-

му взаимодействию молекул в растворе (понятие о моделях популяционной динамики см. вПриложении 6,П.3).

Оценки параметров этой модели на основании демографических данных дают следующие значения. K= 67 000 представляет собой число особей (людей), которое определяет размер группы, в которой проявляются коллективные признаки сообщества людей. Это может быть оптимальный масштаб города или района большого города, обладающего системной самодостаточностью. В популяционной генетике числа такого порядка определяют численность устойчиво существующего вида. Величина t представляет собой характерное время для человека и составляет 42 года.

С.П. Капица в работе «Нелинейная динамика в анализе глобальных демографических проблем» С.П. Капица и др., Синергетика и прогнозы будущего), отмечает, что квадратичный закон роста следует рассматривать как выражение всей совокупности процессов, объективно определяющих скорость роста человечества как вида. Сохранение формулы роста в течение многих веков показывает, что в человеческом обществе существует общий закон "перемешивания информации", который приводит к самоускорению развития, причем каждый следующий шаг использует все, накопленное человечеством за предыдущее время развития.

Решение уравнения (5.1) приводит к гиперболической кривой роста, обращающейся в бесконечность в конечное время Т₁:

. (5.3)

Здесь T₁- критическая дата, соответствующая асимптоте кривой роста. Аналогичная формула была получена в 1975 г. Хорнером эмпирически из анализа демографических данных за тысячи лет истории человечества. По его оценкам

.

Из сравнения формул следует, что ожидающийся критический год - 2025. Интересно, что близ-

кую дату начала изменений тенденций роста человеческой популяции указывали Медоуз и др. в клас-

сической работе «Пределы роста».

Формула (5.3) представляет собой гиперболу, асимптотически приближающуюся к нулю при T (за 0 принимается Р.Х.). Ясно, что на далеких временах она не может правильно описывать численность, так как история человечества конечна. Чтобы описать рост на малых временах, в уравнения

добавляется линейный член, связанный со временем жизни отдельного человека:

, (5.4)

На временах, близких к критической дате, также необходимо модифицировать уравнение, например. Записав его в виде:

. (5.5)

Таким образом введение микроскопического (по сравнению с характерным временем роста человечества) параметра,удается продолжить решение в прошлое и будущее и определить пределы применимости основной формулы (5.1). Ясно, что на временах t сравнимых с t, то есть при приближении к критической дате T₁ уравнение (5.1, 5.2) становится неприменимым. Действительно, начиная с 1965 г. наблюдаются отклонения в сторону уменьшения скорости роста человечества. По-видимому, эту дату можно считать началом времени глобального демографического перехода от квадратичного закона роста (5.1, 5.2) к закону роста типа (5.5), который приведет к уменьшению скорости роста до нуля и стабилизации численности человечества к концу следующего столетия на уровне 11-14 млрд. человек. (По прогностическим данным ООН к 2010 году реальное население мира должно было составить ~ 7 млрд. человек)*. Эти прогнозы не сильно отличаются от прогнозов, сделанным по демографами по другим гораздо более детальным методикам, суммирующих численность населения в разных странах.

Стабилизация численности населения будет происходить по сценарию «демографического перехода», который уже осуществился во многих развитых странах. Демографический переход представляет собой системный процесс в результате которого происходит возрастное, количественное и гендерное перераспределение населения со временем. Представление о возрастном распределении населения стран до и после демографического перехода дает рис. 5.3.

После демографического перехода коренным образом меняется соотношение между старым и молодым поколением. Происходит эволюция структуры населения от пирамиды, характерной для периода роста. К столбообразному распределению, при котором рост населения практически прекращается. Рассмотрение в рамках предложенной модели предсказывает, что гиперболический рост численности населения Земли сменится тенденцией к стабилизации численности, как это уже произошло в развитых странах.

Рост численности населения

Рост численности населения Земли подчиняется экспоненци­альному закону, при этом прирост не постоянный, а в последние де­сятилетия шел с нарастающим итогом. Исходя из этого, экологи расценивают последние тенденции как чрезвычайно опасные. Так, в 70-е гг. XX в. население планеты увеличилось на 750 млн. человек, в 80-е – на 840 млн., а прирост на 90-е гг. прогнозировался в 960 млн. человек и, как видно из табл. 5.1, ежегодный прирост к концу XX в. прогнозировался почти в 100 млн. человек, что подтверждается кос­венными данными в настоящее время.

Безусловно, такой прирост характеризует собой состояние «демо­графического взрыва» в человеческой популяции. Это наглядно вид­но на рис. 5.2, где показано, что еще 1,5 млн. лет назад на Земле про­живало примерно 500 тыс. человек. При продолжительности жизни в то время всего 20 лет, количество особей могло удвоиться лишь по прошествии 200 тыс. лет. В настоящее же время для этого требуется всего 35 лет.

Примерно девять тысяч лет тому назад на Земле проживало око­ло 10 млн. человек, в начале нашей эры – порядка 200 млн., а в сере­дине XVII в. – 500 млн. Уменьшая воздействие лимитирующих фак­торов вплоть до практически полного «снятия» их воздействия, че­ловек подошел к миллиардному рубежу своей численности лишь примерно в середине XIX в. Но и в XIX в. возникали и возникают сейчас различного рода локальные и региональные катастрофы, связанные с болезнями, голодом (например, вследствие неурожаев), войнами и т. п. И несмотря на это и в XX в. численность населения продолжает расти, так как люди для себя, с помощью технологиче­ских, социальных и культурных перемен, увеличили емкость плане­ты, сделав обычно непригодные для жизни районы Земли обитаемыми.

Переходя на язык моделей динамики популяций в природе, можно сказать, что регулирующая (ограничительная) роль K-факторов резко снизилась, и в динамике человеческой популяции преобладает r-стратегия. Не последнюю роль играют и особенности жизненных циклов людей: каждая особь участвует в размножении многократно и само размножение возможно в любое время года. В связи с этим го­сударства создают законы, ограничивающие минимально допусти­мый возраст вступления в брак, разрабатывают мероприятия, поощ­ряющие деторождение только в определенном возрасте и т. д.

Динамику роста народонаселения изучает наука демография. Ее данные очень важны для национального и международного планиро­вания различных мероприятий, связанных с численностью населе­ния, в том числе и ограничительных мер по ее стабилизации или даже сокращению, если это требуется по экологическим причинам. Демо­графические расчеты позволяют оценить возрастную структуру насе­ления, причины изменения численности в прошлом и прогнозиро­вать эти изменения на будущее.

На рис. 5.4 данные по возрастному составу населения представле­ны в виде возрастных пирамид.

Возрастная пирамида отражает структуру населения данной ме­стности или государства в целом и содержит в себе информацию о численности каждой возрастной категории людей, о характере роста населения, о позитивном или негативном влиянии условий жизни и др.

Строятся пирамиды в координатах возраст – численность (рис. 5.4). Каждый возрастной класс для различных животных, в зависимости от их продолжительности жизни, имеет различные

интервалы, а для че­ловека – интервал в пять дет. Он изображается в виде горизонтально «лежащего столбика», длина которого равна численности данного воз­растного класса. Самый «младший» столбик укладывается в основа­нии пирамиды, самый «старший» – ее венчает.

Из рис. 5.4 видно, что при экспоненциальном росте популяции возрастная структура зависит от скорости роста – чем быстрее растет популяция, тем длиннее «столбик» молодых особей и пирамида рас­ширяется к основанию. Популяция может и не менять своей числен­ности (r = 0). Если во всех этих случаях соотношение возрастов со­храняется, то можно считать такие популяции стабильными.

Анализ возрастных пирамид позволяет человечеству с достаточ­ной надежностью прогнозировать свое будущее и принимать соответствущие меры. В природе же эти процессы регулируются естственным путем, под влиянием экологических факторов.

Возрастная пирамида развивающихся стран сужается к вершине (рис. 5.4) вследствие того, что рождаемость высокая, а выживаемость людей в них низкая. В противоположность ей, пирамида населения развитых стран имеет почти отвесную стенку вплоть до старших воз­растов, что свидетельствует о высокой выживаемости человека в бо­лее благоприятных условиях. Эти же пирамиды свидетельствуют о стремительном росте населения развивающихся стран, а также о не­желательном росте (если он есть) населения в развитых странах. Дополнительно о росте численности населения Земли см. Приложение 6, П.4.