Was ist ein angemessenes Bevölkerungswachstum für 900 Jahre?

Andere haben dies von verschiedenen theoretischen Standpunkten aus betrachtet. Ich möchte es aus der Sicht unserer eigenen Erdgeschichte betrachten und welche Auswirkungen hätte es, wenn Ihre Bevölkerung der gleichen Wachstumsrate folgen würde wie auf der Erde. Beachten Sie, dass ich für die Zwecke dieser Antwort die minimal lebensfähige Bevölkerung ignoriere ; In der realen Welt müssen Sie das berücksichtigen, und Ihre 500 Menschen sind möglicherweise nicht groß genug, um zu beginnen, insbesondere wenn sie nicht auf der Grundlage genetischer Kriterien für eine maximal genetisch vielfältige Population ausgewählt werden und diese Vielfalt sorgfältig verwaltet und überwacht wird .

The Real Population Problem auf dem Blog Do The Math ist praktisch, da es Bevölkerungsdiagramme und Wachstumsraten für die menschliche Bevölkerung während verschiedener Epochen in einer praktischen Form liefert. Die Zahlen sind im Grunde (alle Zahlen sind natürlich ungefähr):

• Von 10000 v. Chr. bis 3000 v. Chr.: etwa 0,03 % Bevölkerungswachstum pro Jahr
• Von 1000 n. Chr. bis 1700 n. Chr.: etwa 0,12 % pro Jahr
• Von 1700 n. Chr. bis 1870 n. Chr.: etwa 0,41 % pro Jahr
• Von 1870 n. Chr. bis 1950 n. Chr.: etwa 0,82 % pro Jahr
• Von 1950 n. Chr. bis 2000 n. Chr.: etwa 1,7 % pro Jahr

Hier ist eine alternative Grafik (Kremer und Vermillion), die den Zeitraum von 2500 v. Chr. bis 2000 n. Chr. zeigt. Beachten Sie das negative Bevölkerungswachstum um 1300 n. Chr. und dass es bei mehreren Gelegenheiten auf genau um Null abfällt. Der Einbruch um 1300 n. Chr. könnte durch die Anfänge der Kleinen Eiszeit und der Beulenpest erklärbar sein , obwohl das streng genommen Spekulation meinerseits ist.

Die These, die im Do The Math-Beitrag aufgestellt wird, um die Sprünge in der Wachstumsrate zu erklären, lautet:

Wir können den Sprung um 1700 vielleicht der Renaissance und dem wissenschaftlichen Fortschritt zuschreiben. Wir lernten, unsere Hände zu waschen, nachdem wir mit unseren Schweinen gekämpft hatten, und dass Krankheiten nicht durch schlechte Dämpfe verursacht wurden, die von unreinen Gedanken heraufbeschworen wurden. Der Sprung um 1870 entspricht der Industriellen Revolution, in der Kohle die Stahlproduktion (zur Bereitstellung von landwirtschaftlichen Werkzeugen) und den Schienentransport von Waren veränderte und begann, die Landwirtschaft in begrenztem Umfang zu mechanisieren. 1950 markiert die Grüne Revolution: Vollvergasung der Landwirtschaft, begleitet von massiven Düngemittelkampagnen mit Erdgas als chemischem Ausgangsstoff.

Das führt zu einer ziemlich einfachen These: Die überschüssige Energie, die uns fossile Brennstoffe bieten, hat es uns ermöglicht, Menschen auf der ganzen Welt leichter zu ernähren. Die Fülle von fossilen Brennstoffen, die zu Nahrung wurden, förderte eine Explosion der Geburtenraten, wie dies bei praktisch allen Organismen unter ähnlichen Umständen der Fall ist. Es ist so offensichtlich, dass es mir peinlich ist, den Punkt so lange bearbeitet zu haben, wie ich es getan habe.

Wir können diese Nummern auch verwenden, um Ihre Frage mit einem angemessenen Maß an Genauigkeit zu beantworten. Zum Beispiel wird die menschliche Bevölkerung für eine Gesellschaft des Mittelalters jedes Jahr um durchschnittlich 0,12 % wachsen. (Wenn Sie es realistisch haben wollen, vergessen Sie nicht, das gelegentliche Boomjahr sowie die gelegentliche Pest oder das Sterben aufgrund einiger Jahre Missernten einzuwerfen!) Beginnen Sie mit 500 Menschen und lassen Sie 900 Jahre vergehen, wir enden mit

Wenn wir stattdessen die aktuelle Ära nutzen, in der wir zum Mond gereist sind, ist die (sogar bemannte) Raumfahrt so routinemäßig, dass sie oft nicht in den Nachrichten berichtet wird, Energie war reichlich vorhanden, interkontinentale Reisen und Handel sind etwas, das die Welt könnte ohne kaum überleben, und so weiter, dann wird die gleiche Rechnung

Die obigen Berechnungen gehen von keinen signifikanten technologischen oder gesellschaftlichen Sprüngen während der Übergangszeit aus, wie im Blogbeitrag beschrieben. Für eine einigermaßen entwickelte Gesellschaft und über einen so langen Zeitraum erscheint dies als unrealistische Annahme. Nimmt man stattdessen den 900-Jahres-Zeitraum von 1100 n. Chr. bis 2000 n. Chr. und verwendet die obigen Zahlen, dann wird die Rechnung etwas aufwändiger, aber deutlich realistischer.

• 600 Jahre von 1100 n. Chr. bis 1700 n. Chr. bei 0,12 %:$500 \times 1.0012^{600} \approx 1027$
• 170 Jahre von 1700 n. Chr. bis 1870 n. Chr. bei 0,41 %:$1027 \times 1.0041^{170} \approx 2059$
• 80 Jahre von 1870 n. Chr. bis 1950 n. Chr. bei 0,82 %:$2059 \times 1.0082^{80} \approx 3957$
• 50 Jahre von 1950 n. Chr. bis 2000 n. Chr. bei 1,7 %:$3957 \times 1.017^{50} \approx 9192$

für eine endgültige Bevölkerung von etwa 9.200 Menschen. Ehrlich gesagt klingt das niedrig, aber das ist Teil des Problems mit der Exponentialfunktion: Sie arbeitet zunächst langsam und mit kleinen Eingaben und nimmt dann den Himmel auf, wenn die Eingabe wächst. Beachten Sie, dass die erste Verdoppelung etwa 600 Jahre dauerte, während die letzte Verdoppelung in weniger als 50 Jahren stattfand.

Sie können diese Gleichungen in eine Tabelle einfügen und mit den Zahlen spielen, um zu sehen, ob Sie den gewünschten Effekt erzielen können. Wenn wir beispielsweise statt mit 500 Personen im Jahr 1100 n. Chr. mit 10.000 Personen beginnen und über denselben Zeitraum rechnen, wird das Ergebnis ganz anders:

• 600 Jahre von 1100 n. Chr. bis 1700 n. Chr. bei 0,12 %:$10000 \times 1.0012^{600} \approx 20535$
• 170 Jahre von 1700 n. Chr. bis 1870 n. Chr. bei 0,41 %:$20535 \times 1.0041^{170} \approx 41170$
• 80 Jahre von 1870 n. Chr. bis 1950 n. Chr. bei 0,82 %:$41170 \times 1.0082^{80} \approx 79125$
• 50 Jahre von 1950 n. Chr. bis 2000 n. Chr. bei 1,7 %:$79125 \times 1.017^{50} \approx 183807$

Die Population wächst in beiden Fällen um den gleichen Faktor (etwa 18x), aber da die Ausgangspopulation größer ist, ist die resultierende Population offensichtlich auch größer.

Wenn wir Ihr mittleres Todesalter von 60 Jahren betrachten, können wir auch die Schwankungen der Lebenserwartung im Laufe der Zeit betrachten und daraus schließen, dass dies der Gesellschaftsschicht im mittelalterlichen Großbritannien (ca. 500 - 1500 n. Chr.) ähnlich ist (im Alter von 21 Jahren betrug die Lebenserwartung ). ein Gesamtalter von 64 Jahren). Unsere praktische Tabelle oben enthält keine spezifischen Zahlen für diesen Zeitraum, aber ein Bevölkerungswachstum von etwa 0,1 % pro Jahr scheint eine vernünftige Extrapolation zu sein, basierend auf den Daten, die wir haben. Das scheint auch ziemlich gut mit dem Diagramm von Kremer und Vermillion übereinzustimmen , das auf der History Stack Exchange veröffentlicht wurde. In der heutigen Zeit sehen wir solche Lebenserwartungenhauptsächlich in Afrika südlich des Äquators und etwas längere Lebenserwartungen in Russland, einschließlich des asiatischen Russlands. Der Einfluss von Krankheiten auf die Lebenserwartung ist jedoch in Afrika besonders ausgeprägt ; laut Wikipedia-Daten der Weltgesundheitsorganisation würde sich die Lebenserwartung in Botswana und Simbabwe ohne HIV/AIDS mehr als verdoppeln . Heutige Länder mit einer Lebenserwartung von genau 60 Jahren bei der Geburt sind Kenia, Ruanda und Afghanistan (wieder WHO-Daten von 2012). Interessanterweise zeigt keines von beiden einen großen Unterschied zwischen den Geschlechtern; Sie sind alle als 59 Jahre für Männer und 61 Jahre für Frauen aufgeführt.

Es ist auch wichtig zu bedenken, dass das Bevölkerungswachstum auch stark von der Kultur beeinflusst wird. Wenn die Kultur Menschen ermutigt, viele Kinder zu haben, steigt die allgemeine Bevölkerungswachstumsrate offensichtlich an; wenn die Kultur die Menschen aktiv oder passiv dazu ermutigt, weniger Kinder zu haben (wie dies beispielsweise bei der chinesischen Familienplanungspolitik der Fall ist), wird die Zahl niedriger sein oder könnte im Laufe der Zeit sogar zu einem Bevölkerungsrückgang führen. Eine langfristig schrumpfende Population ist natürlich nicht nachhaltig, aber in Extremsituationen könnte es notwendig werden, solche Maßnahmen zu ergreifen, um noch schlimmere Folgen einer Ressourcenüberschreitung zu vermeiden. Die Kultur kann sich natürlich auch im Laufe der Zeit ändern; 900 Jahre sind eine ziemlich lange Zeit für jede Gesellschaft, wenn man sie als menschliche Lebensspanne betrachtet.

Sie können die Bevölkerungswachstumsraten für verschiedene Zeiträume festlegen und die gleichen Arten von Berechnungen selbst durchführen, um die Bevölkerungsgröße sogar bis auf ein Jahr herunterzurechnen, wenn Sie dazu neigen. Wenn Sie dies tun, ermutige ich Sie, dafür zu sorgen, dass es auch Absterben gibt; Es wird Jahre geben, in denen eine ganze Reihe von Menschen sterben, insbesondere in einer Gesellschaft, die keinen Zugang zu den fortschrittlichen Gesundheitstechnologien von heute hat, und diese werden die Bevölkerungskurve stark beeinträchtigen. Berücksichtigen Sie für zusätzlichen Realismus auch die Demografie (vielleicht ist es eine Krankheit, die die Jungen mehr tötet als die Erwachsenen; auch wenn Sie bedenken, dass Sie nicht viele Menschen haben, die tatsächlich alt sind ). Die Auswirkungen eines solchen Absterbens könnten Jahrzehnte andauern, bevor die Bevölkerungspyramide wieder einigermaßen in Form ist.

Aus dem Blick in meine Kristallkugel - nein, das ist nicht Wikipedia auf meinem Laptop, jetzt pass mal hier auf - wäre die Antwort auf deine Frage 'praktisch beliebig viel'. Wenn Sie sich historische Populationen ansehen. (ok, gut, ich gebe es zu ), besonders etwa auf halber Höhe der Seite können Sie eine Liste der geschätzten menschlichen Populationen im Laufe der Geschichte sehen. Im Jahr 2000 v. Chr. betrug die geschätzte Weltbevölkerung 27 Millionen. 1000 Jahre später 50 Millionen. Das ist weniger als eine 2-fache Steigerung. Und vom Jahr 1 n. Chr. bis 1000 ging es um 200 bis 265 Millionen – es hat sich nicht einmal verdoppelt. Aber von 1000 n. Chr. bis 2000 ... ging es von 265 Millionen auf 6 Milliarden. Eine enorme Steigerung.

Daraus können Sie ersehen, dass der Bereich über 900 Jahre irgendwo zwischen praktisch keiner Zunahme der Bevölkerung bis zum 25-fachen oder mehr liegen könnte. Wenn man über die Geschichte der Menschheit spricht, hat man es offensichtlich mit Kriegen und Seuchen zu tun. Sie könnten also die Projektionen erhöhen, wenn Ihre Welt sie nicht hat. Und Technologie – insbesondere Medizintechnik – ist ein wichtiger Faktor. Wenn Menschen sterben, nachdem sie sich den Schnupfen eingefangen haben, wird dies schwerwiegende Auswirkungen auf das Bevölkerungswachstum haben.

Meine Empfehlung ist, in diesem Diagramm eine Jahresspanne zu finden, die das Entwicklungsniveau Ihrer Welt am besten darstellt, und davon als Basisschätzung auszugehen und nach Bedarf anzupassen. Sie haben eine Lebenserwartung von 60 angegeben, also könnten Sie Ihre Schätzungen auf reale Bevölkerungszuwächse ab einer realen Lebenserwartung von 60 stützen.

Andere Faktoren können verfügbares Land/Ressourcen sein – ist es ein hartes Leben oder nicht? Auch Reichtum, Kultur, Luxus (moderne „westliche“ Nationen haben niedrigere Geburtenraten als andere Regionen der Welt).

Ihre Frage ist ziemlich allgemein, also werde ich versuchen, Ihnen einen Bereich zu geben.

Das absolute Maximum würde wahrscheinlich ein industrielles Babyfarm-System beinhalten, bei dem die Grenze im Grunde die Fruchtbarkeit einer Frau ist (da selbst bei nur wenigen Männern genügend Sperma vorhanden wäre). Wenn Sie immer 50 % Frauen haben, dann fangen Sie mit 250 an. Nehmen wir an, jede Frau kann 50 Jahre ihres Lebens lang jedes Jahr 1 Baby pro Jahr bekommen. Dies führt zu einer absurd hohen Population von mindestens 10^32, was unmöglich wäre, wenn man die Umweltauswirkungen berücksichtigt.

Ein vernünftigeres System, in dem jeder eine große Familie hat: Angenommen, alle schließen sich mit 20 zusammen und haben 6 Kinder, die ebenfalls bis zu ihrem 20. Lebensjahr aufwachsen, sich zusammenschließen und 6 Kinder haben und dann sterben, wodurch aus 2 Personen 6 Personen werden . Alle 20 Jahre multipliziert sich Ihre Bevölkerung mit 3. Einfach genug, nach 900 = 45 * 20 Jahren haben Sie eine Bevölkerung von 500 * 3 ^ 45 = 1,48 * 10 ^ 24 oder 1,48 Millionen Milliarden Milliarden . Immer noch lächerlich.

Ein wahrscheinlicheres Szenario: Paare haben im Schnitt 2,4 Kinder. Das ist eine Bevölkerungszunahme um den Faktor 1,2 pro Generation. Unter der Annahme, dass die Generation ungefähr 20 Jahre alt ist, sind das 500 * 1,2 ^ 45 = 1.828.630 oder 1,83 Millionen , eine viel vernünftigere Zahl. Das ist wahrscheinlich Ihre beste Schätzung.

Unter der Annahme, dass es keine Kriege oder ernsthafte Seuchen gibt, irgendwo zwischen 0 und 18 Billiarden – oder mehr.

Wenn jedes Paar im Durchschnitt vier Kinder im Alter von etwa zwanzig Jahren hat, wird die Bevölkerung nach 900 Jahren 17.592.000.000.000.000 betragen. Wenn jedes Paar im Durchschnitt ein Kind im Alter von zwanzig Jahren hat, endet die Menschheit in etwa 250 Jahren.

Das Problem mit der Schätzung von 18 Billiarden ist der Mangel an Land und Ressourcen. Die Live-Wissenschaft geht davon aus, dass die Erde langfristig eine Bevölkerung von bis zu 10 Milliarden Menschen ernähren kann. Wenn die Leute Nachhaltigkeit völlig ignorieren, würde ich schätzen, dass die Grenze bei etwa 100 Milliarden liegt.

Wenn sich die Technologie jedoch erheblich verbessert oder viele andere Planeten kolonisiert werden, sind 18 Billiarden plausibel. Tatsächlich könnte man sogar noch höher gehen – eine Billion (1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) Menschen ist mit nur sechs Kindern pro Familie machbar.

Das typische Bevölkerungswachstum beträgt ungefähr 1,7 %, wenn keine einschränkenden Faktoren angenommen werden. Dies basiert auf dem modernen Bevölkerungswachstum, das ich von der Antwort von Michael Kjörlings kopiert habe. Das tatsächliche Maximum könnte höher sein, das in der realen Welt gemessene Maximum betrug 2,1 %.

Aber hier ist der wirklich wichtige Teil: In der Praxis wurde das Bevölkerungswachstum immer durch einen anderen Faktor begrenzt. Wenn Sie eine plausible Rate des Bevölkerungswachstums herausfinden wollen, müssen Sie tatsächlich herausfinden, was das Wachstum begrenzt, und daraus die Rate ableiten.

Während des größten Teils der Geschichte, bis zur Industrialisierung oder so, war die Bevölkerung durch die verfügbaren Lebensmittel begrenzt. Wenn Zugang zu neuen Ressourcen, mehr Nahrungsmitteln, erlangt würde, könnte die Bevölkerung schnell zunehmen, aber ansonsten würde die Bevölkerung relativ stabil bleiben oder aufgrund der verringerten landwirtschaftlichen Produktivität sogar zurückgehen. Die Bodenqualität in landwirtschaftlichen Gebieten würde aufgrund von Erosion und auf bewässerten Flächen durch Versalzung erheblich abnehmen. In der Antike und im Mittelalter bis zum Schwarzen Tod betrachteten die Menschen die Welt tatsächlich als voll, was erhebliche Auswirkungen auf die Gesellschaft hatte.

In urbanisierten Gesellschaften, in denen ein erheblicher Teil der Bevölkerung in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte lebte und der Handel ein wesentlicher Faktor war, würden Krankheiten zu einem wesentlichen Faktor. Mehr in Form von gelegentlichen Tropfen durch Epidemien als durch das Hinzufügen einer Grenze über die Grenzen der verfügbaren Nahrung hinaus. Die Tropfen würden sich langfristig auf das Bevölkerungswachstum auswirken, daher muss man für einen Zeitraum von 900 Jahren den Stand der Medizintechnik und der sanitären Einrichtungen berücksichtigen. Auch eine kleine Anfangspopulation könnte zu einem Anstieg des genetischen Krankheitsniveaus führen, was das Wachstum in den ersten Jahrhunderten beeinträchtigen könnte.

In modernen Gesellschaften sind soziale Effekte zu einem wesentlichen limitierenden Faktor für das Bevölkerungswachstum geworden. Selbst in Gesellschaften, in denen Nahrung im Überfluss vorhanden ist, verschieben die Menschen das Kinderkriegen und entscheiden sich dafür, keine großen Familien zu gründen. Dies ist im Wesentlichen eine Wahl des Lebensstils. In anderen Ländern werden die Menschen ermutigt, kleinere Familien zu haben, um Armut zu verhindern und die Ressourcenverwaltung zu verbessern.

Aus den Parametern, die Sie angeben, scheinen die Kolonisten über ein anständiges Technologieniveau zu verfügen. Der begrenzende Faktor für das Bevölkerungswachstum wäre also wahrscheinlich die Rate, mit der sie die verfügbaren Ressourcen erhöhen und ihre Infrastruktur ausbauen können. Dies könnte nahe an dieser 2%-Marke liegen, sogar darüber, wenn die Gesellschaft wirklich auf Wachstum ausgerichtet ist. Der Mangel an Verhütungsmitteln impliziert, dass dies der Fall wäre, aber das ist möglicherweise nicht über 900 Jahre haltbar. Ein schnelles Bevölkerungswachstum ohne Verhütungsmittel oder Abtreibungen wäre ziemlich hart für Frauen. Als solcher wird der begrenzende Faktor wahrscheinlich sozial sein. Beachten Sie, dass die Zeit, die Frauen mit dem Kinderkriegen verbringen, Zeit ist, die sie nicht zur Erhöhung der verfügbaren Ressourcen beitragen können, daher wäre es wahrscheinlich kontraproduktiv, Frauen zu Babymaschinen zu machen.

Die in GURPS Space gegebene Regel: "Auf einem vollständig erdähnlichen Planeten mit einer medizinischen Technologie von mindestens TL5 wird die menschliche Bevölkerung alle 100 Jahre um den Faktor 10 zunehmen, bis zur maximalen Bevölkerung des Planeten." Dies passt zu dem, was ich oben geschrieben habe (was eine unabhängige Bestätigung gibt) und ergibt eine sehr einfache Formel, die ungefähr 2,3 % Wachstum pro Jahr entspricht. Was etwas hoch erscheint, aber da ich erwartet hatte, dass die Zahl etwas über 2% liegt, nicht unplausibel. Die Formel ergibt eine Endbevölkerung von 500.000.000.000. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass die Kolonie, vorausgesetzt, dass sie innerhalb des ersten Jahrhunderts stabil wird, wachsen kann, um die maximal unterstützte Bevölkerung Ihres Planeten zu füllen.

„Angemessen“ hängt von kulturellen Erwartungen ab.

Wenn du aufs Maximum gehst:

Bei der In-vitro-Fertilisation können Sie das Geschlecht auswählen.

Frau ist bis 40 fruchtbar (erhöhte Wahrscheinlichkeit für genetische Defekte). Nehmen wir also an, 20 Töchter und ein einziger Sohn pro Generation und 20 Jahre pro Generation = 450 Generationen, und alle Weibchen sind fruchtbar und bereit zur Fortpflanzung.

Jede Frau aus Ihrer Startpopulation kann 20**450 Nachkommen haben. FYI, das ist ungefähr 2,9, gefolgt von 585 Nullen. 2.9e+585 Das sind ziemlich viele Mäuler zu stopfen. Sie benötigen eine riesige Roboterarmee, um Millionen von Sonnensystemen in der ganzen Galaxie zu bearbeiten. Und sie werden überfüllt sein.

Ohne IVF, wenn wir von 10 Töchtern pro Generation ausgehen, haben Sie 10 ** 450 pro ursprüngliche Frau.

Geht man von einer Verdopplung der Bevölkerung alle 27,5 Jahre (der mittleren menschlichen Generationszeit) mit 32,72 Verdopplungen von den ursprünglichen 500 aus, wird dies auf 3.537.296.484.444 anwachsen, ohne dass ich mir die Zeit nehme, die genaue Bevölkerung zu berechnen, indem ich nur die Todesfälle abziehe. Aber lassen Sie uns die 1-Jahres-Wachstumsrate verwenden, die Zahlen sind:

1. 1%: 3.874.417
2. 2%: 2.748.6825.799
3. 3 %: 178.843.120.520.152

Und dann wird es nur noch blöd.....

Die Verdoppelung der durch Generationszeiten berechneten Bevölkerung führt zu:

1. 10 Jahre: 618.970.019.642.690.137.449.562.112.000
2. 25 Jahre: 34.359.738.368.000
3. 27,5 Jahre (wie oben): 3.537.296.484.444
4. 30 Jahre: 524.288.000
5. 50 Jahre: 131.072.000

Auch hier habe ich keine Todesraten berechnet.