Apakah akan ada kelebihan populasi di planet kita

Selama beberapa abad kami telah memprediksi pembatasan jumlah orang, dan kemudian kami memecahkan rekor ini.

Mengatakan bahwa Thomas Malthus tidak populer akan terlalu lunak. Nya kontemporer abad ke-19, Percy Shelley , seorang penyair yang dihormati, memanggilnya seorang kasim dan tiran. William Godwin , filsuf dan ayah mertua penyair, menyebut Malthus "jenius yang gelap dan mengerikan, selalu siap untuk menghancurkan semua harapan umat manusia" [ putrinya Mary Shelley menemukan Frankenstein dan monsternya - kira-kira. perev. ] Seperti yang ditulis oleh penulis biografi Malthus, dia adalah orang yang paling dilecehkan seusianya. Mengingat bahwa ini adalah zaman Napoleon Bonaparte.

Katalis intimidasi adalah publikasi pada tahun 1798 dari buku Essay on the Population Law. Di dalamnya, Malthus, pendeta keriting berusia 32 tahun yang keriting dari Inggris, mengkritik pernyataan utopis seperti Godwin, yang percaya bahwa akal dan kemajuan ilmiah akan mengarah pada masyarakat ideal yang bebas dari ketidaksetaraan dan penderitaan. Malthus lebih pesimistis. Menggunakan data sensus yang dikumpulkan di AS oleh Benjamin Franklin, ia meramalkan bahwa "hasrat seksual" akan segera menyebabkan populasi manusia melebihi batas sumber dayanya, yang mengarah pada kemiskinan dan kesulitan lainnya. Tanpa kontrol, manusia akan berlipat ganda secara eksponensial dan jumlahnya akan berlipat ganda setiap 25 tahun. Pada saat yang sama, hasil pertanian akan tumbuh paling baik secara linear, dengan jumlah yang sama per tahun. Setelah 100 tahun, Inggris akan memiliki mulut 16 kali lebih banyak (112 juta), tetapi kurang dari 50% dari jumlah makanan yang dibutuhkan.

Ini, tentu saja, tidak terjadi. Pada 1900, populasi Inggris meningkat hanya lima kali lipat, menjadi 35 juta orang, yang sebagian besar di antaranya tidak kelaparan [penulisnya diam saja tentang kelaparan besar Irlandia , di mana hingga 1,5 juta orang Irlandia meninggal, dan beremigrasi ke luar negeri dengan lebih banyak lagi - kira-kira. diterjemahkan.]. Tetapi Malthus juga meramalkan perlambatan pertumbuhan populasi. Menurutnya, untuk mencegah pertumbuhan yang berlebihan dan hilangnya populasi - bencana " Malthusian " yang terkenal itu - alam memiliki dua jenis pemeriksaan. Pemeriksaan “pencegahan” mengurangi tingkat kelahiran: di masa-masa sulit dan tanpa makanan, pria akan dapat mengantisipasi kesulitan di masa depan, dan menunda pernikahan dan kehidupan keluarga. Pemeriksaan “positif” - kelaparan, penyakit, pembunuhan, perang - meningkatkan angka kematian. Ketika produksi pangan mengejar permintaan, persaingan mereda dan keluarga bertambah. Dengan demikian, “hukum kebutuhan yang menindas, penderitaan dan ketakutan akan penderitaan” membuat jumlah orang secara serempak berfluktuasi dalam bidang pasokan makanan. Untuk jijik kritiknya, Malthus menggunakan teori ini untuk mengkritik hukum Inggris yang ditujukan untuk mendukung keluarga yang membutuhkan, yang ukurannya sesuai dengan jumlah anak. Mengapa orang miskin didorong untuk berkembang biak, kata Malthus, jika Alam menginjak-injak mereka?



Namun, Malthus melihat satu tangkapan penting. Jika alam membuat kita hidup sesuai kemampuan kita, maka Malthus dengan serius meremehkan kemampuan kita untuk meningkatkan kemampuan ini. Pada saat kematiannya pada tahun 1834, sebuah revolusi pertanian sedang berlangsung di Eropa. Para petani belajar untuk menanam lebih banyak ternak yang berdaging dan tumbuh cepat, dan menanam tanaman yang menambah jumlah nitrogen di tanah yang sudah menipis. Bersamaan dengan revolusi industri datanglah bajak dan perontok yang dipecat dari batu bara. Pada pertengahan abad ke-20, revolusi hijau menelurkan benih berkinerja tinggi dan pupuk sintetis. Antara 1900 dan 2000, bertentangan dengan perkiraan suram Malthus, populasi dunia telah berlipat empat, dari 1,6 menjadi 6,1 miliar. Produksi biji-bijian telah tumbuh lima kali lipat, dari 400 juta menjadi 1,9 miliar ton.

Terlepas dari manifestasi kelaparan lokal secara individu, umat manusia sejauh ini mampu melepaskan diri dari nasib Malthus. Bumi sekarang mendukung kehidupan 7,3 miliar orang, dan menurut laporan PBB, jumlah ini akan tumbuh menjadi 9,7 miliar pada tahun 2050, dan 11,2 miliar pada akhir abad ini. Jika planet ini memiliki kapasitas maksimum, sementara itu tetap tidak dapat dicapai. Malthus tidak berpikir bahwa pembatasan ini dapat bergantung pada kecerdikan kita tidak kurang dari pada hukum alam.

Dan meskipun para kritikus menolak pesimisme keras Malthus dan kebijakan sosialnya yang brutal, gagasannya terus berlanjut. Ekonom klasik menerapkannya dalam pertahanan kapitalisme dengan pasar bebas. Charles Darwin dan Alfred Russell Wallace mengutip buku Malthus, yang menekankan perjuangan tak terelakkan untuk eksistensi, sebagai konfirmasi teori evolusi dan seleksi alam. Tetapi yang terpenting, Malthus memengaruhi studi populasi. Teorinya tentang pemeriksaan alam memunculkan demografi modern, dan bersamanya mencari pertumbuhan maksimum umat manusia, yang disebut "Potensi kapasitas sistem ekologi."

Pada tahun 1838, ahli matematika Belgia Pierre Francois Ferhulst mengembangkan karya Malthus, menguraikan teorinya dalam istilah matematika. Malthus menghitung pertumbuhan yang tidak terkendali menurut formula sederhana: jumlah populasi, N kali pertumbuhannya per kapita, r (kelahiran dikurangi kematian per orang). Mengikuti model ini, populasi akan tumbuh lebih cepat dan lebih cepat, selamanya. Tetapi Malthus mengatakan bahwa pengurangan sumber daya pada akhirnya akan mulai menahan pertumbuhannya. Untuk menjelaskan perilaku ini, Verhulst menambahkan faktor penghambat lain, membuat tingkat pertumbuhan sama



Dalam model ini, yang [karena alasan yang tidak diketahui - kira-kira. terjemahan.] Verhulst disebut "fungsi logistik", K menunjukkan kapasitas sistem. Pada awalnya, pertumbuhan meningkat, seperti yang disarankan Malthus. Tetapi ketika ukuran populasi N mendekati K, pertumbuhan melambat dan kemudian berhenti.


Merah - pertumbuhan eksponensial menuju infinity (Malthus), biru - fungsi logistik Verhulst, mencapai batas

Menerapkan fungsi ini pada tren demografis Belgia, Verhulst menetapkan bahwa populasi negara itu tumbuh 2,6% per tahun, dan akan mencapai maksimum 6,6 juta orang. Tapi dia berhati-hati dalam ramalannya. Meskipun kurva berhasil bertepatan dengan data historis, itu didasarkan pada asumsi jangka panjang tentang sifat populasi, yang bisa berubah menjadi salah. Jadi, dua tahun kemudian, ia menunda fungsi ini dan mencoba pendekatan yang berbeda, mengeluarkan deskripsi terbaru dari tingkat pertumbuhan populasi:



Model yang dikoreksi juga sesuai dengan data historis, tetapi tidak melambat begitu cepat ketika mendekati batasnya. Ini meningkatkan kapasitas Belgia menjadi 9,4 juta orang. Namun, tak satu pun dari perkiraan batas ini yang menjadi kenyataan (populasi negara saat ini adalah 11 juta). Namun Verhulst tidak pernah merumuskan teori matematika yang andal. Bahkan mantan gurunya dan saingannya, Adolf Quetelet , mengkritik pekerjaannya karena tidak memberikan hukum perilaku manusia yang tepat. Setelah kematian Verhulst pada tahun 1849, fungsi logistik hilang selama 70 tahun.

Kekhawatiran atas pertumbuhan populasi muncul lagi selama Perang Dunia I. "Tekanan populasi selalu menjadi penyebab utama perang," catat ahli biologi Raymond Pearl dalam bukunya tahun 1925, Population Growth Biology. Selama perang, dia adalah kepala ahli statistik di Otoritas Kualitas Makanan AS, dan dia harus memantau kecukupan pasokan makanan tentara dan secara langsung mengamati kesulitan ekonomi yang telah diprediksi Malthus. Setelah perang, bersama dengan ahli statistik Lowell Reed, ia mengembangkan "kurva logaritmik" untuk mempelajari perubahan populasi.

Dan meskipun pada saat itu para peneliti tidak mengetahui hal ini, mereka kembali menemukan fungsi logistik Verhulst yang sudah lama terlupakan. Ketika mereka membandingkan kurva dengan data populasi AS dari tahun 1790 hingga 1910, mereka menemukan kecocokan yang sangat tepat. Tetapi asumsi mereka tentang kapasitas potensial tidak lebih baik dari Verhulst. Mereka menyimpulkan bahwa Amerika Serikat terbatas pada 200 juta orang, meskipun fakta bahwa angka ini sudah melampaui populasi pada tahun 1968. Sekarang ia hidup di sana sudah 319 juta.Kemudian, Pearl memperkirakan batas populasi dunia sebesar 2 miliar, yang telah diatasi dunia pada tahun 1930.

Dalam beberapa dekade berikutnya, satu perkiraan kapasitas potensial datang setelah yang lain. Pada tahun 1995, ahli matematika Joel Cohen dari Rowfeller University di New York, menyatukan puluhan prakiraan global yang ada pada saat itu, dan menemukan bahwa mereka sangat berbeda satu sama lain, dari kurang dari 1 miliar orang menjadi lebih dari satu triliun orang. Prediksi ramalan paling awal, seperti ramalan Pearl, berbicara tentang jumlah orang yang jauh lebih kecil daripada 6 miliar yang telah hidup di planet ini pada 1995.

Menurut Cohen, kegagalan mereka berasal dari asumsi keterbatasan sumber daya, dan karenanya kapasitas potensial. Eksponen K adalah konstanta, tidak pernah berubah. Asumsi ini mengabaikan keberadaan inovasi. "Anda perlu memahami bahwa, seperti yang dikatakan Presiden George W. Bush, setiap orang bukan hanya mulut untuk memberi makan, tetapi juga tangan yang bisa bekerja," tulis Cohen di majalah Science. “Orang tambahan menghilangkan batu dari ladang, membangun saluran irigasi, menemukan endapan bijih dan antibiotik, menciptakan mesin uap; tetapi mereka juga menebang hutan, yang menyebabkan erosi tanah, menghasilkan klorofluorokarbon dan plutonium. Orang tambahan dapat menambah atau mengurangi modal, menambah atau mengurangi potensi kapasitas planet ini. "

Inilah yang hilang dalam model awal populasi: orang tidak hanya mengekstraksi sumber daya dari pasokan yang tidak berubah, mereka menciptakan sumber daya baru melalui inovasi.

Pada tahun 1960, Heinz von Förster dan rekan-rekannya di University of Illinois adalah di antara para ahli demografi pertama yang memperhitungkan kecerdasan manusia. Mereka mengubah fungsi logistik sehingga potensi kapasitas di dalamnya berubah seiring dengan pertumbuhan populasi, yang menyebabkan munculnya formula berikut:



Konstanta d menunjukkan pengaruh umat manusia pada seperangkat sumber daya. Berdasarkan data historis, para peneliti menyimpulkan bahwa d adalah 1,01, yang berarti set ini tumbuh. Seiring pertambahan populasi, begitu pula kemampuannya untuk menghidupi dirinya sendiri, itulah sebabnya kejatuhan Malthus dihindari. Suatu metode diusulkan untuk menentukan secara numerik dampak inovasi, yang tidak ada pada model sebelumnya.

Meskipun demikian, masa depan bukanlah utopis. Setelah memecahkan persamaan mereka untuk pertumbuhan populasi ukuran N, para peneliti menyimpulkan bahwa pada tahun t N akan proporsional



Seiring waktu, ketika t akan semakin mendekati 2026.87, populasi akan tumbuh semakin banyak. Pada titik ini, bagian bawah fraksi akan menjadi nol, karena itu ukuran populasi akan menjadi tak terbatas. Sebagai hasilnya, tim meramalkan bahwa akhir dunia akan datang pada 2026 A.D.

Ironisnya, tanggal pastinya jatuh pada hari Jumat, 13 November. Tetapi pengamatan Förster, yang menurut sumber daya merupakan fungsi dari ukuran populasi, menunjukkan bahwa inovasi dapat mengubah pola pertumbuhan dengan cara yang sulit diprediksi.


Di salah satu kota terpadat di dunia, Mumbai (sebelumnya Bombay), 50.000 orang tinggal satu mil persegi.

Dan teknologi tidak hanya memengaruhi jumlah sumber daya yang tersedia bagi manusia; itu juga meningkatkan pentingnya bisa berbagi sumber daya ini. Ambil masalah ruang. Perhitungan Pearl pada tahun 1920 mengatakan bahwa pada akhirnya, untuk setiap satu mil persegi di Amerika Serikat, 4.000 orang harus ditampung - ia menganggap kepadatan populasi semacam itu "jelas konyol." Namun, banyak kota telah mengatasi masalah ini, berkat penemuan seperti arsitektur bertingkat dan pipa saluran air kotor di setiap apartemen. Di tempat-tempat terpadat di dunia, termasuk Mumbai dan Seoul, lebih dari 40.000 orang tinggal per mil persegi. Namun, mereka masih tergantung pada lahan pinggiran yang menghasilkan air, menanam makanan, dan menciptakan energi. Aliran barang yang stabil antara kota dan pedesaan dapat meningkatkan kapasitas potensial keduanya. Di sisi lain, jika salah satu dari mereka kekurangan sumber daya yang diperlukan, keduanya akan menderita.

Negara-negara juga saling bergantung: mereka berdagang dengan negara lain dan berbagi sumber daya global seperti lautan, keanekaragaman hayati dan iklim. Memahami bagaimana suatu bangsa tertentu akan tumbuh membutuhkan studi tentang apa yang terjadi di luarnya. Sebagai contoh, pada 2013, Samir Suweis dari Universitas Padua, Italia, mensimulasikan potensi kapasitas 52 negara dengan menganalisis jaringan perdagangan air mereka. Beberapa negara, termasuk Australia, Brasil, dan Amerika Serikat, “kaya akan air,” yaitu, mereka dapat membuat air dan makanan mereka sendiri yang bergantung padanya. Negara-negara lain, seperti Meksiko dan sebagian besar Eropa, miskin air. Mereka bergantung pada impor.

Peneliti memeriksa dua skenario yang mungkin. Pertama, mereka menyarankan bahwa ketika negara-negara kaya air mendekati batasnya, mereka akan berhenti mengekspor air dan mulai mengumpulkan sumber daya air. Dalam situasi ini, menurut perhitungan tim, negara-negara yang bergantung pada air akan mencapai puncaknya pada tahun 2030. Tetapi jika negara-negara tersebut bekerja sama dan terus berdagang dengan stok yang menurun, maka seluruh jaringan akan dapat mendukung dirinya sendiri sampai tahun 2060.

Ada kemungkinan bahwa ramalan keras Malthus akhirnya akan menjadi kenyataan, dengan penundaan lebih dari seratus tahun. Dan mungkin juga tidak. Mungkin kita akan menemukan cara yang layak secara ekonomi untuk menghilangkan garam air. Mungkin kita akan belajar cara menanam semua makanan di pertanian vertikal. Mungkin kita akan mulai menjajah planet lain. Tetapi bagi generasi demografi berikutnya untuk mengusulkan batas baru yang ditingkatkan, kita tidak hanya harus menciptakan sesuatu: kita harus bekerja bersama.

Adam Kucharsky mengadakan kuliah tentang pemodelan matematika di London School of Hygiene dan Tropical Medicine. Pada tahun 2016, buku pertamanya, Taruhan Ideal: Bagaimana Sains dan Matematika Menghilangkan Keberuntungan dari Perjudian , diterbitkan.