Wird es jemals eine Überbevölkerung unseres Planeten geben?

Seit mehreren Jahrhunderten prognostizieren wir Beschränkungen für die Anzahl der Menschen, und dann brechen wir diese Rekorde.

Zu sagen, dass Thomas Malthus unbeliebt war, wäre zu weich. Sein Zeitgenosse Percy Shelley aus dem 19. Jahrhundert, ein angesehener Dichter, nannte ihn einen Eunuchen und Tyrannen. William Godwin , der Philosoph und Schwiegervater des Dichters, nannte Malthus „ein dunkles und schreckliches Genie, das immer bereit ist, alle Hoffnungen der Menschheit zu zerstören“ [ seine Tochter Mary Shelley erfand Frankenstein und sein Monster - ca. perev. ]. Wie Malthus 'Biograf später schrieb, war er der am meisten missbrauchte Mensch seiner Zeit. Angesichts dessen, dass dies das Zeitalter von Napoleon Bonaparte war.

Auslöser für Mobbing war die Veröffentlichung des Buches Essay on the Population Law im Jahr 1798. Darin kritisierte Malthus, der lockige 32-jährige Pfarrer einer kleinen englischen Kapelle, die utopischen Aussagen wie Godwin, der glaubte, dass Vernunft und wissenschaftlicher Fortschritt zu einer idealen Gesellschaft führen würden, die frei von Ungleichheit und Leiden ist. Malthus war pessimistischer. Anhand von Volkszählungsdaten, die Benjamin Franklin in den USA gesammelt hatte, prognostizierte er, dass „sexuelle Leidenschaft“ bald dazu führen würde, dass die menschliche Bevölkerung die Grenzen ihrer Ressourcen überschreitet, was zu Armut und anderen Schwierigkeiten führen würde. Ohne Kontrolle werden sich die Menschen exponentiell vermehren und ihre Zahl wird sich alle 25 Jahre verdoppeln. Gleichzeitig werden die landwirtschaftlichen Erträge bestenfalls linear um den gleichen Betrag pro Jahr wachsen. Nach 100 Jahren wird Großbritannien 16-mal mehr Münder (112 Millionen) haben, aber weniger als 50% der benötigten Menge an Nahrungsmitteln.

Dies ist natürlich nicht geschehen. Bis 1900 hatte sich die britische Bevölkerung nur um das Fünffache auf 35 Millionen Menschen erhöht, von denen die meisten nicht verhungerten [der Autor schwieg bescheiden über die große irische Hungersnot , bei der bis zu 1,5 Millionen Iren starben und ebenso viele aus dem Land auswanderten - ca. übersetzt.]. Malthus sah aber auch eine Verlangsamung des Bevölkerungswachstums voraus. Ihm zufolge gibt es zwei Arten von Kontrollen, um übermäßiges Wachstum und Bevölkerungsverlust - die berüchtigte " malthusianische Katastrophe " - zu verhindern. „Präventive“ Kontrollen senken die Geburtenrate: In schwierigen Zeiten und ohne Nahrung können Männer zukünftige Schwierigkeiten vorhersehen und die Ehe und das Familienleben verzögern. "Positive" Kontrollen - Hunger, Krankheit, Mord, Krieg - erhöhen die Sterblichkeit. Wenn die Nahrungsmittelproduktion die Nachfrage einholt, lassen die Rivalitäten nach und die Familien wachsen. Das „drückende Gesetz der Not, des Leidens und der Angst vor dem Leiden“ lässt die Zahl der Menschen im Bereich der Nahrungsmittelversorgung synchron schwanken. Zum Ekel seiner Kritiker benutzte Malthus diese Theorie, um englische Gesetze zu kritisieren, die darauf abzielen, bedürftige Familien zu unterstützen, deren Größe der Anzahl der Kinder entsprach. Warum sollten die Armen ermutigt werden, sich zu vermehren, sagte Malthus, wenn die Natur sie mit Füßen treten würde?



Malthus sah sich jedoch einen wichtigen Haken an. Wenn die Natur uns dazu bringt, im Rahmen unserer Möglichkeiten zu leben, hat Malthus unsere Fähigkeit, diese Mittel zu erhöhen, ernsthaft unterschätzt. Zum Zeitpunkt seines Todes im Jahr 1834 fand in Europa eine landwirtschaftliche Revolution statt. Die Landwirte lernten, fleischigeres und schnell wachsendes Vieh anzubauen, und pflanzten Pflanzen, die die Menge an Stickstoff in erschöpften Böden wieder auffüllten. Mit der industriellen Revolution kamen kohlebefeuerte Pflüge und Dreschmaschinen. Mitte des 20. Jahrhunderts brachte die grüne Revolution Hochleistungssaatgut und Kunstdünger hervor. Zwischen 1900 und 2000 hat sich die Weltbevölkerung entgegen der düsteren Prognose von Malthus von 1,6 auf 6,1 Milliarden vervierfacht. Die Getreideproduktion hat sich von 400 Millionen auf 1,9 Milliarden Tonnen verfünffacht.

Abgesehen von einzelnen lokalen Manifestationen des Hungers konnte sich die Menschheit bisher dem malthusianischen Schicksal entziehen. Die Erde unterstützt jetzt das Leben von 7,3 Milliarden Menschen, und laut UN-Bericht wird diese Zahl bis 2050 auf 9,7 Milliarden und bis zum Ende des Jahrhunderts auf 11,2 Milliarden ansteigen. Wenn der Planet maximale Kapazität hat, bleibt er unerreichbar. Malthus glaubte nicht, dass diese Einschränkung nicht weniger von unserem Einfallsreichtum als von den Naturgesetzen abhängen könnte.

Und obwohl Kritiker Malthus 'harten Pessimismus und seine brutale Sozialpolitik ablehnten, lebten seine Ideen weiter. Klassische Ökonomen verwendeten sie zur Verteidigung des Kapitalismus mit einem freien Markt. Charles Darwin und Alfred Russell Wallace zitierten das Buch Malthus, das den unvermeidlichen Kampf ums Dasein betonte, als Bestätigung der Evolutionstheorie und der natürlichen Auslese. Vor allem aber beeinflusste Malthus das Studium der Bevölkerung. Aus seiner Theorie der natürlichen Kontrolle entstand die moderne Demographie und damit die Suche nach dem maximalen Wachstum der Menschheit, den sogenannten "Die potenzielle Kapazität des Ökosystems."

1838 entwickelte der belgische Mathematiker Pierre Francois Ferhulst das Werk von Malthus und erläuterte seine Theorie in mathematischen Begriffen. Malthus berechnete das unkontrollierte Wachstum nach einer einfachen Formel: Anzahl der Bevölkerung, N-faches Wachstum pro Kopf, r (Geburt minus Tod pro Person). Nach diesem Modell wird die Bevölkerung für immer schneller wachsen. Aber Malthus sagte, dass die Reduzierung der Ressourcen irgendwann beginnen würde, sein Wachstum zu bremsen. Um dieses Verhalten zu erklären, fügte Verhulst einen weiteren Hemmfaktor hinzu, wodurch die Wachstumsrate gleich wurde



In diesem Modell, das [aus einem unbekannten Grund - ca. transl.] Verhulst nennt die "logistische Funktion", K bezeichnet die Kapazität des Systems. Zunächst beschleunigt sich das Wachstum, wie Malthus vorschlug. Wenn sich die Populationsgröße N K nähert, verlangsamt sich das Wachstum und hört dann auf.


Rot - exponentielles Wachstum geht bis ins Unendliche (Malthus), Blau - Verhulsts logistische Funktion erreicht die Grenze

Verhulst wendete diese Funktion auf die demografische Entwicklung Belgiens an und stellte fest, dass die Bevölkerung des Landes um 2,6% pro Jahr wächst und maximal 6,6 Millionen Menschen erreichen wird. Aber er war vorsichtig in seinen Vorhersagen. Obwohl die Kurve erfolgreich mit historischen Daten übereinstimmte, beruhte sie auf langfristigen Annahmen über die Art der Bevölkerung, die sich als falsch herausstellen könnten. Zwei Jahre später verschob er diese Funktion und versuchte einen anderen Ansatz, indem er eine aktualisierte Beschreibung der Bevölkerungswachstumsrate herausgab:



Das korrigierte Modell entspricht auch historischen Daten, verlangsamt sich jedoch nicht so schnell, wenn es sich seiner Grenze nähert. Dies erhöhte die Kapazität Belgiens auf 9,4 Millionen Menschen. Keine dieser geschätzten Grenzen hat sich jedoch erfüllt (die heutige Bevölkerung des Landes beträgt 11 Millionen). Und doch hat Verhulst niemals eine verlässliche mathematische Theorie formuliert. Sogar sein ehemaliger Lehrer und Rivale Adolf Quetelet kritisierte seine Arbeit dafür, dass er nicht das genaue Gesetz des menschlichen Verhaltens gegeben habe. Nach dem Tod von Verhulst im Jahr 1849 ging die logistische Funktion für 70 Jahre verloren.

Während des Ersten Weltkriegs tauchten erneut Bedenken hinsichtlich des Bevölkerungswachstums auf. "Der Bevölkerungsdruck ist immer die Hauptursache des Krieges", stellte der Biologe Raymond Pearl in seinem 1925 erschienenen Buch "Population Growth Biology" fest. Während des Krieges war er der Hauptstatistiker der US-amerikanischen Food Quality Authority, und er musste die Angemessenheit der Nahrungsmittelversorgung der Soldaten überwachen und die von Malthus vorhergesagten wirtschaftlichen Schwierigkeiten direkt beobachten. Nach dem Krieg entwickelte er zusammen mit dem Statistiker Lowell Reed eine „logarithmische Kurve“, um Bevölkerungsveränderungen zu untersuchen.

Und obwohl die Forscher dies damals nicht wussten, stießen sie erneut auf die längst vergessene logistische Funktion von Verhulst. Beim Vergleich der Kurve mit US-Bevölkerungsdaten von 1790 bis 1910 fanden sie eine überraschend genaue Übereinstimmung. Ihre Annahmen über die potenzielle Kapazität waren jedoch nicht besser als die von Verhulst. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Vereinigten Staaten auf 200 Millionen Menschen beschränkt waren, obwohl diese Zahl bereits 1968 die Bevölkerung überstieg. Jetzt leben dort bereits 319 Millionen Menschen. Später schätzte Pearl die Weltbevölkerungsgrenze auf 2 Milliarden, die die Welt bis 1930 überwunden hatte.

In den folgenden Jahrzehnten kam eine Schätzung der potenziellen Kapazität nach der anderen. 1995 brachte der Mathematiker Joel Cohen von der Rowfeller University in New York Dutzende globaler Prognosen zusammen, die zu dieser Zeit existierten, und stellte fest, dass sie sich stark voneinander unterscheiden, von weniger als 1 Milliarde Menschen bis zu mehr als einer Billion Menschen. Vorhersagen der frühesten Prognosen, wie die Prognose von Pearl, sprachen von einer viel geringeren Anzahl von Menschen als die 6 Milliarden, die bereits 1995 auf dem Planeten gelebt hatten.

Laut Cohen beruht ihr Versagen auf der Annahme einer festen Begrenzung der Ressourcen und damit der potenziellen Kapazität. Der Exponent K war eine Konstante, er änderte sich nie. Diese Annahme ignoriert die Existenz von Innovation. "Sie müssen verstehen, dass, wie Präsident George W. Bush sagte, jeder Mensch nicht nur ein Mund zum Füttern ist, sondern auch Hände, die funktionieren können", schrieb Cohen in der Zeitschrift Science. „Zusätzliche Menschen entfernen Steine ​​von den Feldern, bauen Bewässerungskanäle, entdecken Erzvorkommen und Antibiotika und erfinden Dampfmaschinen. Sie fällen aber auch den Wald, der Bodenerosion verursacht, produzieren Fluorchlorkohlenwasserstoffe und Plutonium. Zusätzliche Personen können das Kapital erhöhen oder verringern, die potenzielle Kapazität des Planeten erhöhen oder verringern. “

In den frühen Modellen der Bevölkerung fehlte Folgendes: Die Menschen extrahieren nicht nur Ressourcen aus einem unveränderten Angebot, sie schaffen durch Innovation neue Ressourcen.

1960 gehörten Heinz von Förster und Kollegen der University of Illinois zu den ersten Demografen, die den menschlichen Einfallsreichtum berücksichtigten. Sie haben die logistische Funktion so angepasst, dass sich die potenzielle Kapazität darin zusammen mit dem Bevölkerungswachstum änderte, was zum Auftreten der folgenden Formel führte:



Die Konstante d bezeichnet den Einfluss der Menschheit auf eine Reihe von Ressourcen. Basierend auf historischen Daten kamen die Forscher zu dem Schluss, dass d 1,01 ist, was bedeutet, dass diese Menge wächst. Mit dem Bevölkerungswachstum wächst auch seine Fähigkeit, sich selbst zu ernähren, weshalb der Fall der Malthusianer vermieden wird. Es wurde eine Methode zur numerischen Bestimmung der Auswirkungen von Innovationen vorgeschlagen, die in früheren Modellen nicht vorhanden war.

Trotzdem war die Zukunft nicht utopisch. Nachdem die Forscher ihre Gleichung für das Bevölkerungswachstum der Größe N gelöst hatten, kamen sie zu dem Schluss, dass t N im Jahr proportional sein wird



Im Laufe der Zeit, wenn sich t zunehmend 2026,87 nähert, wird die Bevölkerung immer mehr wachsen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Boden der Fraktion Null, wodurch die Größe der Bevölkerung unendlich wird. Infolgedessen sagte das Team voraus, dass das Ende der Welt im Jahr 2026 nach Christus kommen würde.

Die Ironie ist, dass das genaue Datum auf Freitag, den 13. November fällt. Die Beobachtung von Förster, wonach Ressourcen eine Funktion der Bevölkerungsgröße sind, zeigte jedoch, dass Innovation Wachstumsmuster auf schwer vorhersehbare Weise verändern kann.


In einer der am dichtesten besiedelten Städte der Welt, Mumbai (ehemals Bombay), leben 50.000 Menschen auf einer Quadratmeile.

Und Technologie beeinflusst nicht nur die Menge an Ressourcen, die dem Menschen zur Verfügung stehen. Dies erhöht auch die Bedeutung der gemeinsamen Nutzung dieser Ressourcen. Nehmen Sie das Thema Raum. Perles Berechnungen von 1920 besagten, dass am Ende für jede Quadratmeile in den Vereinigten Staaten 4.000 Menschen untergebracht werden müssten - er hielt eine solche Bevölkerungsdichte für "offensichtlich lächerlich". Viele Städte haben diese Bar jedoch bereits überwunden, dank Erfindungen wie mehrstöckiger Architektur und Abwasserleitungen in jeder Wohnung. An den bevölkerungsreichsten Orten der Welt, einschließlich Mumbai und Seoul, leben mehr als 40.000 Menschen pro Quadratmeile. Sie sind jedoch immer noch abhängig von Randgebieten, die Wasser produzieren, Nahrung anbauen und Energie erzeugen. Ein stetiger Warenfluss zwischen Städten und Land kann die potenzielle Kapazität beider Städte erhöhen. Auf der anderen Seite leiden beide, wenn einem von ihnen die notwendigen Ressourcen fehlen.

Länder sind auch voneinander abhängig: Sie handeln mit anderen Ländern und teilen globale Ressourcen wie Ozeane, Biodiversität und Klima. Um zu verstehen, wie eine bestimmte Nation wachsen wird, muss untersucht werden, was außerhalb der Nation geschieht. Zum Beispiel simulierte Samir Suweis von der Universität Padua, Italien, 2013 die potenzielle Kapazität von 52 Ländern durch Analyse ihres Wasserhandelsnetzwerks. Einige Länder, darunter Australien, Brasilien und die Vereinigten Staaten, sind „reich an Wasser“, dh sie können ihr eigenes Wasser und ihre eigenen Lebensmittel herstellen, die davon abhängen. Andere Länder wie Mexiko und ein Großteil Europas sind wasserarm. Sie hängen von Importen ab.

Die Forscher untersuchten zwei mögliche Szenarien. Erstens schlugen sie vor, dass wasserreiche Nationen, wenn sie sich ihrer Grenze nähern, den Export von Wasser einstellen und anfangen würden, Wasserressourcen anzusammeln. In dieser Situation werden nach Berechnungen des Teams die wasserabhängigen Nationen 2030 ihren Höhepunkt erreichen. Wenn die Länder jedoch zusammenarbeiten und weiterhin mit sinkenden Lagerbeständen handeln, kann sich das gesamte Netzwerk bis 2060 selbst versorgen.

Es ist möglich, dass die harte Prophezeiung von Malthus mit einer Verzögerung von mehr als hundert Jahren endlich wahr wird. Und vielleicht auch nicht. Vielleicht finden wir einen wirtschaftlich tragfähigen Weg, um Wasser zu entsalzen. Vielleicht lernen wir, wie man alle Lebensmittel in vertikalen Farmen anbaut. Vielleicht werden wir anfangen, andere Planeten zu kolonisieren. Damit die nächste Generation von Demografen eine neue, erhöhte Grenze vorschlagen kann, müssen wir nicht nur etwas schaffen: Wir müssen zusammenarbeiten.

Adam Kucharsky hält Vorlesungen über mathematische Modellierung an der London School of Hygiene and Tropical Medicine. 2016 erschien sein erstes Buch, The Ideal Bet: Wie Wissenschaft und Mathematik das Glück vom Glücksspiel eliminieren .