17.3A: Людське населення

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5731

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Швидкість природного збільшення (r)

Народжуваність (b) − смертність (d) = швидкість природного приросту (r)

народжуваність виражається як кількість народжень на 1000 на рік (в даний час 13 в США)
смертність виражається як кількість смертей на 1000 на рік (в даний час 8 в США)
Так темп природного приросту становить 5 на тисячу (0,005 або 0,5%).

Хоча на значення r впливають як народжуваність, так і рівень смертності, на недавню історію людського населення більше впливало зниження рівня смертності, ніж збільшення народжуваності.

альт — Малюнок 12.3.1.1 Народжуваність та смертність у Мексиці

Графік показує рівень народжуваності та смертності в Мексиці з 1930 року. Впровадження заходів охорони здоров'я, таких як краще харчування, більший доступ до медичної допомоги, поліпшення санітарії та більш широка імунізація призвело до швидкого зниження рівня смертності, але до недавнього часу не спостерігалося відповідного зниження народжуваності. У 2012 р становить 1,5%. (Дані довідкового бюро населення.) Хоча рівень смертності знизився у всіх вікових групах, скорочення серед немовлят та дітей мало - і надалі матиме - найбільший вплив на зростання населення. Це тому, що вони незабаром матимуть власних дітей. Така ситуація, що призводить до стрімких темпів зростання населення, характерна для багатьох бідніших регіонів світу.

Демографічний перехід

Повільне зниження народжуваності після більш раннього різкого зниження рівня смертності сьогодні характерно для більшості менш розвинених регіонів світу. Перехід від високих показників народжуваності та смертності до низьких народжуваності, а також смертності називається демографічним переходом.

Цей графік (на основі даних Бюро довідки про населення) показує, що демографічний перехід почався набагато раніше в Швеції, ніж в Мексиці, і був, по суті, завершений до кінця дев'ятнадцятого століття. Сплеск смертності в інтервалі між 1901 і 1926 роками був викликаний всесвітньою пандемією грипу 1918—1919 років. Народжуваність у Швеції зараз (2012) 12/1000; рівень смертності 10/1000, що дає рівень природного збільшення (r) 0,2%.

Історія Шрі-Ланки

До Другої світової війни досягнення в галузі охорони здоров'я значною мірою обмежувалися заможними, промислово розвиненими країнами. Але з тих пір поліпшення охорони здоров'я було зроблено в багатьох бідніших країнах світу - завжди з різким впливом на рівень смертності.

У 1945 році смертність на Шрі-Ланці (тоді називалася Цейлоном) становила 22/1000.
У 1946 році була розпочата масштабна програма боротьби з комарами - з використанням ДДТ.
За рахунок усунення її переносника захворюваність на малярію різко знизилася.
Через 9 років смертність знизилася до 10/1000, а до 2012 року становила 6.
Але компенсуюче зниження народжуваності настало повільніше (18/1000 у 2012 році).
Так до 2012 року чисельність населення збільшувалася річними темпами на 1,2% (12/1000/рік).
Такими темпами населення подвоїться за 57,5 років.

Давайте розберемося, чому.

Експоненціальне зростання

Прогноз того, що Шрі-Ланка подвоїть чисельність населення через 57,5 років, базується на:

припущення, що r залишиться незмінним (що, безумовно, помилково)
математика експоненціального зростання.

Продукт зростання росте сам. Так що зростання населення є проблемою в «складних інтересах». Наприкінці кожного року (або будь-якого періоду, який ви вибрали для використання), база, проти якої застосовується ставка, зросла. Які б цифри ви не вибрали, доки r є позитивним, ділянка населення з плином часу призведе до експоненціальної кривої зростання, як ця.

Швидкість приросту населення в будь-який момент задається рівнянням

\[\dfrac{dN}{dt} = rN\]

де

r - швидкість природного приросту в
t — деякий заявлений проміжок часу, і
N - кількість особин в популяції в даний момент.

Алгебраїчний розв'язок цього диференціального рівняння дорівнює

\[N = N_0e^{rt} \label{exgr}\]

де

N ₀ - стартова популяція
N - популяція після
минув певний час, t, і
е - постійна 2.71828... (Основа натуральних логарифмів).

Побудова результатів дає цю експоненціальну криву зростання, так звану, оскільки вона відображає зростання числа, піднятого до показника (rt).

Подвоєння разів

Коли населення подвоїлося,

\[N = N_0 \times 2.\]

Введення цього в наше експоненціальне рівняння зростання (Equation\ ref {exgr})

\[2N_0 = N_0e^{rt}\]

e ^rt = 2
rt = ln (натуральний логарифм) або 2 = 0,69

подвоєння часу,

\[t = \dfrac{0.69}{r}\]

Отже, Шрі-Ланка з r 1,2% (0,012) має час подвоєння

\[t = \dfrac{0.69}{0.012} = 57.5.\]

(Ви можете використовувати те ж рівняння, щоб розрахувати, наскільки швидко вкладення в, наприклад, депозитний сертифікат дозволить вам подвоїти свої гроші.)

Чисельність населення світу

Суцільна лінія на цьому графіку показує оцінки чисельності населення планети за останні два тисячоліття. Оцінки з 1800 по 1991 рік базуються на більш точних даних, ніж раніше. Пунктирна лінія показує, що станеться, якщо експоненціальне зростання продовжиться до 2100 року. Як бачите, населення планети зростало експоненціально (за винятком років чорної смерті). Як довго він буде продовжувати це робити? (З моменту накреслення графіка населення планети досягло 7,1 мільярда; тобто в 2012 році ми все ще на курсі.) Але чи може вона тривати до нескінченності? Звичайно, ні.

Прогнозування майбутньої чисельності населення

З 2012 темпом природного зростання в Мексиці 1,5%, очікується, що його населення подвоїться за 46 років (0,69/0,015 = 46) з 116,1 мільйона людей зараз до 232 мільйонів у 2058 році. Чи буде це? Ніхто точно не знає. Те, що насправді відбувається зі зростанням населення, залежить від ряду факторів. Деякі з них можна оцінити з певною впевненістю, деякі - ні. Два, які можуть бути:

вікова структура населення і
загальний коефіцієнт народжуваності (TFR).

Загальний коефіцієнт народжуваності (TFR)

Загальний коефіцієнт народжуваності - це середня кількість дітей, яке буде мати кожна жінка протягом життя. TFR є середнім, оскільки, звичайно, у деяких жінок буде більше, у деяких менше, а у деяких взагалі немає дітей. Теоретично, коли TFR = 2, кожна пара батьків просто замінює себе. Насправді для заміни кожного покоління потрібен TFR 2,1 або 2,2 - це число називається швидкістю заміни - оскільки деякі діти помруть, перш ніж виростуть, щоб мати своїх двох дітей. У країнах з низькою тривалістю життя рівень заміщення ще вище (2,2—3).

Вікова структура популяцій

Але навіть TFR 2.1 може не забезпечити нульовий приріст населення (ZPG). Якщо в один період населення має надзвичайно велику кількість дітей, вони, як вони проходять через свої дітородні роки, збільшать r населення, навіть якщо їх TFR буде не вище 2.

Найбільше дітонародження роблять жінки у віці від 15 до 49 років. Тож якщо населення має велику кількість молодих людей, які тільки вступають у репродуктивний рік, темпи зростання цього населення обов'язково зростуть.

Ці піраміди порівнюють вікову структуру населення Франції та Індії в 1984 році. Відносна кількість (%) самців і самок показано у 5-річних когорт. Майже 20% населення Індії становили діти - 15 років або менше - які ще не почали розмноження. Коли члени такої великої когорти починають розмножуватися, вони значно додають народжуваності. У Франції, навпаки, кожна когорта становить приблизно розмір наступної до тих пір, поки не наблизиться до вершини, коли старість починає брати своє значення. Широкі піраміди, такі як Індія, характерні для населення

з високими показниками народжуваності
низька тривалість життя (де багато людей помирають до досягнення старості)
досягнення в галузі охорони здоров'я останнім часом знизили дитячу та дитячу смертність.

Вікова структура населення також відображає недавню модель смертності. У країнах, де травми, голод, хвороби тощо забирають важкі жертви протягом усього життя, сюжет вікових когорт виробляє широку піраміду, подібну до Індії. У Франції (та інших країнах Західної Європи) майже всі доживають до старості, а сюжет вікових когорт навряд чи є пірамідою взагалі. Так що навіть якщо TFR були однаковими в обох країнах (їх немає - в Індії це 2,5, у Франції - 2,0), Індія вже більше років перебуває в стрімкому зростанні населення, Франції немає.

Бебі-бум США

TFR в Сполучених Штатах знизився з більш ніж 4 наприкінці дев'ятнадцятого століття до менше, ніж заміна на початку 1930-х років. Однак, коли невелика кількість дітей, народжених у роки депресії, досягла повноліття, вони пішли на дітородний загул, який породив покоління бебі-буму. У 1957 році в США народилося більше дітей, ніж будь-коли раніше (або з тих пір). Ці піраміди населення показують покоління бебі-буму в 1970 році і знову в 1985 році (зелені овали).

Глибокі зміни (наприклад, зарахування в школи та коледжі) відбулися - і продовжують відбуватися - в суспільстві США, оскільки ця опуклість переходить у вікові дужки. Здається, що бебі-бумери не прямують до високих TFR своїх батьків. Вони виходять заміж пізніше і мають менші сім'ї, ніж їхні батьки. Тож виглядає так, ніби TFR для покоління бебі-буму не перевищить швидкість заміни. Але це не те саме, що нульовий приріст населення. Навіть з поточним TFR 1,9, ця велика когорта людей буде підтримувати зростання населення США протягом репродуктивних років (поточне значення для r = 0.5%).

Забігаючи вперед

Експоненціальне зростання не може тривати нескінченно довго. Якщо поточне світове значення r (1,2%) залишиться незмінним, населення світу зросте з його нинішніх 7,1 млрд до 9,6 мільярда протягом наступних 38 років (2050).

Чи можуть земні ресурси підтримувати таку популяцію?
Якщо ні, то наскільки велика людська популяція може пристойно жити на цій планеті?

Деякі демографи (студенти населення) кажуть, що ми вже перевищили кількість. Інші кажуть, що земля може вмістити мільярди більше.

Як би там не було, є підстави для деякого оптимізму щодо майбутнього зростання населення.

Світова вартість r досягла максимуму приблизно в 1990 році і з тих пір знизилася. Це є відображенням зниження загальних показників народжуваності (TFR) у нерозвинених країнах, імовірно, оскільки різні фактори, що беруть участь у демографічному переході, наприклад,

покращений рівень життя
підвищена впевненість у тому, що ваші діти доживуть до зрілості
поліпшення статусу жінок
збільшення використання заходів контролю над народжуваністю

Прогноз майбутніх TFR на верхньому графіку (від Бюро довідки з питань народонаселення) прогнозує, що менш розвинені країни світу досягнуть заміни народжуваності приблизно до 2020 року. Насправді, вони, ймовірно, досягнуть цього раніше, оскільки до 2012 року світова TFR знизилася до 2.4. Незважаючи на це, чи досягне тоді світ нульового приросту населення (ZPG)?

Правий графік (на основі даних Всесвітніх прогнозів народонаселення ООН, 1991) дає 5 оцінок зростання світового населення відтепер до 2150 року, припускаючи, що TFR знижуються від значення 1991 року 3,4 до показаних значень.

Значення 2,06 дасть стабільне населення близько 11,5 мільярда.
Значення на 5% нижче цього (1,96) призведе до того, що населення скоротиться до близько 6,1 мільярда, тоді як
значення лише на 5% вище (2,17) призведе до того, що населення перевищує 20 мільярдів і все ще зростає.

Консенсус?

Кілька агентств, які намагаються передбачити майбутнє населення, схоже, наближаються до консенсусу про те, що населення світу буде продовжувати зростати до тих пір, поки в середині цього століття не досягне піку близько 9,6 мільярда (порівняно з нинішніми 7,1 мільярда), а потім, можливо, зменшиться в останні роки цього століття.