承载能力是什么?关于承载能力的详细介绍

创闻科学2020-11-16 15:57:09

承载能力生物的种类在一个环境是给定食物,环境可以无限期维持的物种的最大种群大小,产地,水,以及其他可用必需品在环境中。在种群生物学,承载能力定义为环境s最大负载,这不同于人口均衡的概念。它对种群动力学的影响可以用 logistic模型近似,尽管这种简化忽略了实际系统可能出现的过冲的可能性。

承载能力最初是用来确定可以在不破坏土地的情况下放牧的动物数量。后来,这个想法扩展到更复杂的人群,如人类。为了人口,更复杂的变量,如卫生设备和医疗护理有时被认为是必要机构的一部分。随着人口密度的增加,出生率经常增加死亡率通常会减少。出生率和死亡率之间的差异是“自然增长”。承载能力可以支持正的自然增长,也可以要求负的自然增长。因此,承载能力是一个环境可以支持的个体数量,而不会对给定的生物体及其环境产生显著的负面影响。低于承载能力时,人口通常会增加,而高于承载能力时,人口通常会减少。保持人口规模平衡的一个因素被称为调节因子。人口数量减少由于一系列因素,承载能力高于种类关注,但可能包括不足空间,食品供应,或阳光。的承载能力环境可能因物种而异,也可能因多种因素而随时间变化,包括:食物供应,供水系统环境条件和生活空间。 “承载能力”一词的来源尚不明确,研究人员不同程度地表示,它是“在国际背景下”使用的船舶"或者它是在19世纪微生物实验室实验中首次使用的。最近的一项审查发现,美国国务卿在1845年提交给美国参议院的报告中首次使用了该术语。

人类

已经用各种各样的人口数字对承载能力进行了几次估计。一份2001年的联合国报告称,三分之二的估计值在40亿到160亿之间,标准误差不明,中位数约为100亿。最近的估计要低得多,特别是考虑到不可再生资源枯竭和消费增加。栖息地质量或人类行为在任何时候的变化都可能增加或减少承载力。澳大利亚国立大学和斯德哥尔摩复原力中心进行的研究提到,地球有越过行星阈值并达到“温室地球”条件的风险。。在这种情况下,地球的承载能力将会严重下降。

在保罗和安妮·埃尔利希看来,“对整个地球(包括我们称之为澳大利亚和美国的那部分地球)来说,人类今天远远超出了承载能力。”

对人口应用承载能力的概念被批评为没有成功地捕捉到人类和环境之间的多层过程,这种过程具有流动性和非平衡的性质,并且有时被用在责怪受害者的框架中。

该概念的支持者认为,有限承载能力的概念适用于人类,就像适用于任何其他物种一样。动物种群大小、生活水平和资源消耗各不相同,但承载能力的概念仍然适用。人口数量不是地球承载能力的唯一因素。垃圾和过度消费,特别是富裕和接近富裕的人和国家,也与人口爆炸论一起对环境造成了巨大压力。人口和消费似乎是许多人类问题的核心。其中一些问题已经通过计算机模拟模型进行了研究,例如World3 。当科学家们谈论今天的全球变化时,他们通常指的是人类造成的环境变化,其程度最终足以减少地球上大部分(相对于局部或区域)支持生物体的承载能力,特别是智人。

决定承载能力的因素

系统承载能力的某些方面可能涉及诸如可用的食物、水、原材料和/或其他类似资源的供应。此外,还有其他因素控制承载能力,这些因素在本质上可能不是本能的或直觉的,例如废物的不断增加和/或不断积累的水平、损害和/或任何复杂功能系统的基本组件的消除。例如,消除任何复杂系统的大部分或关键部分(设想一个航天器,例如,一架飞机,或一辆汽车,或计算机代码,或活着的脊椎动物的身体组件)可能会以导致系统故障或意外崩溃的方式中断基本过程和动态。(作为后面这些因素的一个例子,这种飞机的复杂系统的“承载能力”不仅仅是可用食物、水或可用座位的问题,而且还反映了承载的总重量,并假设其乘客不会损坏、毁坏或消除部件、门、窗户、机翼、发动机部件、燃料和油等。)因此,在全球范围内,只要地球上的人类乘客不拆除、消除或以其他方式破坏自我维护、自我延续和自我修复等基本过程的关键生物圈生命维持能力,食物和类似资源可能会在某种程度上影响行星承载能力。

因此,只关注资源限制(如食物)的承载能力解释可能会忽略更广泛的功能因素。如果人类长期既不增重也不减重,计算就相当准确。如果食物的数量总是等于“Y”的数量,就达到了承载能力。人类,需要提高他们的繁殖成功率自私的基因),理解食物供应可以变化,环境中的其他因素也可以改变人类对食物的需求。例如,一所房子可能意味着一个人不需要像其他人那样吃那么多东西来取暖。随着时间的推移,货币交易取代了易货和当地生产,从而改变了当地的人力承载能力。然而,购买也会影响几千英里以外的地区。例如,汽车中的二氧化碳进入高层大气。这导致了保罗·R·埃利希发展出了I=PAT 方程。

I = P ∙ A ∙ T

其中:

i消费会对环境造成影响吗
P是人口数量
A是人均消费(富裕程度)
T是技术因素

这是根据逻辑曲线模型绘制的人口图。当人口超过承载能力时,它会减少;当人口低于承载能力时,它会增加。

与承载力(K)相关的一个重要模型是物流增长曲线。逻辑增长曲线描绘了一个更现实的版本,即人口增长率、可用资源和承载能力是如何相互联系的。如逻辑增长曲线模型所示,当人口规模小且有许多可用资源时,人口随着时间的推移会增加,增长率也会增加。然而,随着人口规模接近承载能力,资源变得有限,增长率下降,人口开始在k水平持平。该模型基于承载能力不变的假设。然而,要记住的一点是,人口的承载能力可以增加或减少,有各种因素影响它。例如,人口增长的增加会导致对必要自然资源的过度开采,从而降低环境的整体承载能力。

技术可以在承载能力的动态中发挥作用,虽然这有时可能是积极的,在其他情况下,它的影响可能是有问题的。例如,过去有人提出,新石器革命通过农业的发明提高了世界相对于人类的承载能力。同样,从食物的角度来看,化石燃料的使用被指控通过使用储存的阳光人为地增加了世界的承载能力,尽管粮食生产不能保证地球的气候和生物圈生命支持系统承受这种化石燃料产生的损害和废物的能力。然而,这种解释假定全球系统的所有其他关键组成部分都在持续和不间断地运作。也有人认为,相对于人类而言,其他提高世界承载能力的技术进步有:圩田、肥料、堆肥、温室、土地复垦和养鱼。然而,不利的是,许多技术使经济实体和个人能够在比以往任何时候都更大的范围内,更快、更有效地造成更多的破坏和根除。这方面的例子包括机关枪、链锯、运土机,以及工业化捕鱼船队捕获和收获目标鱼种的速度超过鱼类本身繁殖速度的能力,这些都是技术带来的问题。

地球上的农业能力在20世纪的最后四分之一有所扩展。但现在有许多预测认为,自20世纪90年代开始,世界农业能力(以及承载能力)将继续下降。最引人注目的是,预计到21世纪下半叶,中国的粮食产量将下降37%,给世界的整体承载能力带来压力,因为到2050年,中国人口可能会增加到15亿左右。中国农业能力的下降(与世界其他地区一样)主要是由于世界水危机,特别是由于开采超过可持续产量的地下水,这种情况自20世纪中期以来一直发生在中国。

莱斯特·布朗的地球政策研究所他说:“维持我们目前的消费水平需要1.5个地球。在环境方面,世界正处于一个过冲模式。"

生态足迹

与生态系统承载力相比,估算人类需求的一种方法是“生态足迹”核算。生态足迹会计提供了对过去的经验的、非推测性的评估,而不是推测未来由承载能力约束带来的可能性和限制。它比较了同一年的历史再生率生物容量和历史人类需求、、生态足迹。一个结果显示,1999年人类的需求足迹超过地球的生物容量超过20%。然而,这一测量没有考虑实际化石燃料的消耗,“这将导致碳足迹比目前的计算高出数百倍。”

人们还担心全球各国减少和维持生态足迹的能力。霍尔登和林奈鲁德是致力于提供一个更好的框架来充分判断政策制定中的可持续性发展和维持的学者,他们已经生成了一个图表来衡量世界各地不同国家的全球地位,该图表显示了2007年国内生产总值购买力平价和生态足迹之间的线性关系。对于我们作为试图实现可持续发展和发展方法以减少生态足迹的单个国家所处位置的问题,可能的答案。根据图1,与古巴、孟加拉国和韩国相比,美国和挪威、瑞典、奥地利人均生态足迹最大。