כושר נשיאה

כושר נשיאה (באנגלית: carrying capacity) מסומן באות הלועזית K והוא מדד המציין את המספר המרבי של פרטים ממין מסוים היכולים להתקיים לאורך זמן בסביבה נתונה. מספר זה ייקבע על ידי זמינות משאבים כגון: מזון, מקומות מחסה, מים, בני זוג זמינים. אם רמת המשאבים קטנה, האוכלוסייה תתמעט עד התחדשות המשאבים. מקור המונח הוא הכינוי שנתנו הספנים למשקל המשא שאותו אוניה יכולה הייתה לשאת בבטחה. הקשר בין גודל אוכלוסייה של מין כלשהו בטבע לבין המשאבים הדרושים לקיומו מתקיים לפי שני מודלים: 1. מודל הריבוי המעריכי, כאשר המרחב והמשאבים בלתי מוגבלים. לפי מודל זה, בכל דור קצב הריבוי עולה, עד אין סוף. 2. המודל השני הוא מודל הריבוי הלוגיסטי (תרשים מס' 1). לפי מודל זה ריבוי האוכלוסייה מוגבל על ידי זמינות המשאבים. כאשר האוכלוסייה גדלה והמשאבים מתדלדלים, גודל האוכלוסייה מתייצב ותוספת הפרטים שווה בגודלה להיקף התמותה של פרטים באוכלוסייה. בגלל התלות במשאבים, אוכלוסיות בטבע מקיימות את המודל הלוגיסטי. כאשר האוכלוסייה נמצאת בראשיתה, הריבוי מעריכי משום מיעוט הפרטים ושפע המשאבים. ככל שהאוכלוסייה גדלה יש צימצום במשאבים וקצב הריבוי יורד עד הגיעו לאפס. זו הנקודה בה גודל האוכלוסייה משתווה לכושר הנשיאה של האקוסיסטמה. בתרשים מס' 1 מצב זה מופיע בצורת קו אופקי בצד העליון. כושר הנשיאה איננו קבוע ויכול להשתנות על בסיס עונתי או כתוצאה מפעילות האדם או בעקבות אסון טבע. לאדם יש מספר מאפיינים המבדילים בינו לבין יצורים אחרים. הוא יכול לקבוע את רמת צריכת המשאבים, את פיזור המשאבים באוכלוסייה וכן את מספר הצאצאים במשפחה. בנוסף, בני האדם ממציאים ומשנים טכנולוגיות המאפשרות לשנות את הסביבה. לאור זאת, יש צורך בהתייחסות שונה לכושר הנשיאה של כדור הארץ לאוכלוסיית האדם. במשך 100,000-200,000 שנה, האוכלוסייה של האדם המודרני נותרה מצומצמת, ובעלת השפעה מינימלית על כדור הארץ. לפני כ-4000 שנה היקף האוכלוסייה העולמית החל לעלות. ההרחבה הראשונה באוכלוסייה באה כתוצאה מהמהפיכה החקלאית (המהפיכה הנאוליתית), כאשר האדם החל לביית חיות בר וצמחים והפך מצייד-לקט לחקלאי. שינוי זה הגדיל את זמינות משאב המזון ועודד ילודה ללא שינוי זה, כושר הנשיאה של כדור הארץ מוערך לכ- 10 מיליון בני אדם. המהפיכה השנייה הייתה המהפיכה התעשייתית, במחצית המאה ה-18. זו הביאה להוזלה של מוצרים מועילים והפיכתם לנגישים לשכבות נרחבות באוכלוסייה, כלומר עליה ברמת החיים ועליה בילודה. לכן, המהפיכה התעשייתית גרמה לעליה בצריכת משאבים כדוגמת נפט ופחם, גם בתעשייה וגם במשק הבית. היא גרמה בעיות סביבה כגון: זיהום אוויר וזיהום מים, מידבור, כריתת יערות ופגיעה בפוריות הקרקע. חלק מהמשאבים אינם מתחדשים, כמו דלק מאובנים, וכמותם בעולם הולכת ופוחתת. גם משאבים מתחדשים כגון מים, אוויר ויערות מוגבלים בכושר התחדשותם. עוד שינוי משמעותי חל בעשור הראשון של המאה ה-21, כאשר ההכנסה לנפש בהודו וסין ובמדינות מתפתחות נוספות, עלתה במהירות והעלתה בתלילות את הדרישה למוצרים ושירותים. באותה תקופה תוחלת החיים, בממוצע עולמי, עלתה בכמעט 20 שנה. האוכלוסייה של כדור הארץ עלתה ממיליארד איש ב-1804 ל-8 מיליארד ב-2022 -תרשים מס' 2. בסוף המאה ה-18, הריבוי המהיר של אוכלוסיית כדור הארץ החל לעורר דאגה והתייחסות מדעית. הכומר תומאס מלתוס, אשר היה גם סטטיסטיקן, פרסם בשנת 1798 ספר בשם An Essay on the Principle of Population. בספר זה הוא העלה את התיאוריה שהמשך התרבות אוכלוסיית כדור הארץ בקצב מהיר תכלה את המשאבים העומדים לרשותה. הוא צפה תהליך מעגלי בו ההתפתחויות הטכנולוגיות יגדילו את כמות המשאבים, בעיקר מזון, ויעלו את רמת החיים. התוצאה תהיה עידוד הילודה, דבר שיחזיר לרמתה הקודמת את כמות המשאבים העומדים לרשותו של היחיד הוא טען שהאוכלוסייה האנושית גדלה בטור גאומטרי בעוד כמות משאבי המזון גדלה בטור חשבוני. על פי תיאוריה זו, כאשר עקומת ייצור המזון ועקומת הילודה יצטלבו, צפויה קטסטרופה של מחסור במזון, מחלות ומלחמות- תרשים מס' 3. נעשו ניסיונות שונים לחשב את כושר הנשיאה של כדור הארץ. התוצאות נעו בטווח רחב ביותר, בין מספר שהוא מתחת לגודל האוכלוסייה הנוכחית לבין מספר של טריליון הטווח הרחב מוכיח שההערכות מושפעות מהבדלים מתודולוגיים והנחות רקע. אחת התיאוריות מציעה חישוב של כושר הנשיאה של כדור הארץ דרך התייחסות אל המשאבים כמכלול אנרגטי. המצב הקדם תעשייתי: כל האנרגיה שנצרכה על ידי אדם הייתה האנרגיה שהוא ייצר בכוח שריריו וכוח הבהמות. מערכות אשר ניצלו אנרגיה שמקורה בטבע (טחנות רוח, גלגלי מים וכו') היוו מקורות אנרגיה לא גמישים ולא אמינים. שימוש יעיל בכוח בהמות, לעומת זאת, העלה את רמת האנרגיה הזמינה לנפש. מכאן ניתן להסיק כי הדבר החשוב ביותר להגדלת כושר הנשיאה של הסביבה בתקופה זו היה הקרבה למקורות האנרגיה, הנגישות לקרקע נוחה לעיבוד ולגידול בהמות. בגלל דרישות אלו היו אזורים על פני הכדור אשר לא היו ניתנים לאכלוס. תומכי גישה זו חישבו את כושר הנשיאה של הסביבה כתומכת במיליארד נפש בצריכה מינימלית של 20,000 קילו קלוריות ליום לנפש. תוצאות תרחיש זה מראות בבירור כי ללא עזרת פיתוחים טכנולוגיים, כבר היום לא היינו יכולים להתקיים על פני כדור הארץ בצפיפות האוכלוסייה הנוכחית וברמת החיים הנוכחית. התבססות על ניצול מקורות האנרגיה הסביבתית - מצב היפוטטי בו כל האנרגיה הנצרכת על ידי האדם (ברמה הטכנולוגית העכשווית) מקורה יהיה באנרגיה בלתי מתכלה מהשמש, רוח, מים וכו'. בהתבסס על הטכנולוגיה הקיימת כיום לקליטת סוגי אנרגיה אלה לתמיכה באורח חיים מודרני, כושר הנשיאה תלוי ביכולת לקליטת אנרגיה סביבתית. רוב האנרגיה הסביבתית המנוצלת היא אנרגיה סולארית, הדורשת שטח רב. כדי שרמת הצריכה תעלה דרושים מתקנים רבים יותר ולכן צפיפות האוכלוסייה חייבת לרדת. במודל חישובי זה הניחו החוקרים שכל הקרקע הפנויה על פני הכדור תשמש לקליטת האנרגיה ורק נתח שולי ישמר לגידול מזון. בצפיפות נמוכה זו, לאדם לא תהיה השפעה שלילית בלתי הפיכה על הסביבה. בחישובם גם הניחו החוקרים ניצולת מרבית של האנרגיה הנקלטת ולמרות זאת כושר הנשיאה של הסביבה בצריכה נמוכה של 20,000 קק"ל ליום לנפש (בדומה לתקופה הקדם תעשייתית) עומד על 825 מיליון נפש בלבד. אולם, רמת הצריכה המערבית היא של 100,000 קק"ל לנפש/ ליום ובתנאים אלה ניתן יהיה לקיים 165 מיליון נפש בלבד. רמת האוכלוסייה בעולם (מעל 8 מיליארד בראשית 2024) היא אפשרית רק בזכות תוספת האנרגיה מניצול דלק פוסילי. חישוב זה מוכיח שעדיין לא ניתן להחליף את כל האנרגיה באלטרנטיבות נקיות, משום צריכת האנרגיה הגבוהה עליה מתבססת כרגע אוכלוסיית בני האדם. מצב משברי- אשר דן בקיום האוכלוסייה האנושית בהנחה של המשך ניצול אותם אמצעים אשר מבססים עליהם כיום. תרחיש זה מראה שהאדם אינו מקיים כרגע צריכה בת קיימא מול משאבי הטבע והתופעה, שעלולה להחריף ככל שהאוכלוסייה תגדל ותתעשר, יכולה להוליך לקריסה כללית של מערכות אקולוגיות על פני כדור הארץ.. בסוף שנות ה-60 של המאה ה-20 וראשית שנות ה-70התפתחה מודעות למגבלות כושר הנשיאה של כדור הארץ וזוהו החסמים העליונים והנזקים למשאבי הסביבה: כריתת יערות, שהייתה מקובלת במשך אלפי שנים מבלי ליצור נזק לסביבה, הפכה להרסנית בניסיונה להפוך שטחי יער לשטחים חקלאיים. זאת כדי לייצר כמויות גדולות יותר של מזון, עבור האוכלוסייה המתרבה. ככל שקטנו שטחי היער, קטנה היכולת של האקוסיסטמה לנצל את אנרגיית השמש ואת הפחמן הדו-חמצני מהאוויר. אחת התוצאות היא היצירת אפקט החממה והתחממות גלובלית. החקלאות האינטנסיבית גורמת לניצול יתר של הנוטריינטים בקרקע ומביאה לכך שהפוריות תרד לאחר שנים מעטות של עיבוד כל חלקה. מכאו הצורך בשימוש מוגבר בדישון, הגורם לזיהום של מי תהום, המלחת קרקע, וזיהום השדות וסביבתם. נתונים אלה מרמזים שהמערכת החקלאית בימינו הפסיקה להיות בת קיימא, כדי לעמוד במשימה של אספקת מזון ל-8 מיליארד איש. הגזע האנושי חי בעצם מעל הרמה הרצויה של אוכלוסייה. דרך עדכנית לבחון את השינויים הקשורים להשפעה הנוכחית של האדם על כדור הארץ היא באמצעות בדיקת טביעת הרגל הפחמנית. מונח זה מתייחס לקצב ניצול משאבים טבעיים וקצב יצירת פסולת לעומת קצב חידוש המשאבים וניטרול הפסולת על ידי האקוסיסטמה. בראשית שנת 2023 החישוב הנ"ל הוביל למסקנה שאנחנו נמצאים ב"משיכת יתר" לגבי טביעת הרגל הפחמנית ויש צורך ביכולות של 1.75 "כדורי ארץ" כדי לקיים שנה אחת של פעילות אנושית, ללא נזקים לסביבה. אם תימשך המגמה, בשנת 2050 היחס יהיה של 3 כדורי ארץ לכל שנה של פעילות האדם. השינויים המהירים בטכנולוגיה מקשים על המודל להעריך זמן לקריסת המערכת אך אין ספק שהמערכת בהידרדרות ובעקה. על פי הנחות תרחיש זה, מרבית הקרקעות הניתנות לעיבוד כבר מעובדות ולא ניתן להגדיל את תפוקתן בהרבה, (מה גם שיש לנטוש כל שנה קרקעות עקב ניצול יתר). אם רוצים להגדיל את התפוקה בחקלאות מבלי להוסיף סיכון לכושר הנשיאה לאורך זמן, יש לייעל את הגידולים מבלי להגדיל את השטח המעובד. על פי חישוב גס, על מנת לשמור על יציבות המערכת האקולוגית יש לשמור על כ-30% מהקרקע פראית. מכיוון שבני אדם מתיישבים בעיקר על קרקע פורייה בעוד הקרקע שנותרת "פראית" היא בדרך מדבר או פסגות הרים, סביר להניח שיש להשאיר שטח גדול אף יותר. במסגרת המודעות למגבלות כושר הנשיאה של כדור הארץ, חוקר אוכלוסיות בשם פול ארליך תלה את האשם הבלעדי למצב המתדרדר בקצב הילודה. ספרו, The Population Bomb (אנ') שפורסם ב-1968, חזה סכנה ליכולת הקיום של האוכלוסייה האנושית עד שנת 2000, מוות ברעב, זיהום נרחב והתמוטטות חברתית ואקולוגית. ספר נוסף באותה רוח פורסם ב-1971, וגם בו המחבר התריע נגד הריבוי של אוכלוסיית כדור הארץ. ספריו אלה גרמו לבהלה אצל ממשלות שונות. התוצאה הייתה מדיניות דרקונית של הגבלת ילודה בעיקר במדינות מתפתחות, על ידי עיקור נשים וסרוס גברים, לפעמים תחת לחצים בלתי חוקיים. גם מדיניות הילד האחד בסין נבעה מאותה בהלה מפני אכלוס יתר . האוכלוסייה האנושית מציגה התרבות מעריכית מאז המהפכה התעשייתית. כאשר התרבות מעריכית מתרחשת באוכלוסייה טבעית של מין כלשהו, התוצאה היא גלישה מעבר לכושר הנשיאה של השטח, ועליה בתמותת פרטים בגלל דילול משאבים והגברת התחרות. לכן, סוג כזה של התרבות הופכת את האוכלוסייה לבלתי יציבה ופוגע בסביבה. אולם, כאשר דנים באוכלוסייה האנושית יש לזכור שגודל האוכלוסייה איננו הפן היחיד המעורב, אלא גם התנהלות האוכלוסייה. במבט לאחור, היצירתיות האנושית הגדילה בהתמדה את כושר הנשיאה של הסביבה. כדי להמשיך את המגמה, יש להמשיך בהתקדמות הטכנולוגית לייצר יותר מזון, להקטין בזבוז ולנצל משאבים חדשים, בעלי יכולת התחדשות . הביולוג החישובי ג'ואל כוהן (אנ') מציע גישה בעלת שלוש רגליים: שיפור טכנולוגיות, האטה מרצון של קצב הילודה ושינוי בהחלטות גלובליות. כבר היום (ראשית 2024) רואים פתרונות ישומיים, ברוח מסקנותיו של כוהן: שימוש באנרגיות מתחדשות, מיחזור (במשק הבית, ברמה ישובית, במפעלים), צימצום שימוש באריזות ומעבר לאריזות מתכלות, שימוש בשקיות רב פעמיות. כיוון נוסף לשיפור כושר הנשיאה עשוי לבוא מחווה של ממציא מפורסם, בשם ג'יימס דייסון (אנ'). מהנדס זה,אשר המציא את שואבי האבק הנושאים את שמו, עובד כעת (שנת 2024) על פיתוח משק חקלאי מעגלי, שבו אין בזבוז . החווה אותה הקים באנגליה מתבססת על טכנולוגיה מתקדמת והעיקר בה הוא מתקן לפירוק אנארובי, בו מפורק זבל אורגני ושאריות של גידולים חקלאיים ואלה הופכים לביוגז. אנרגיה מתחדשת זו יכולה לספק את הצרכים האנרגטיים של אלפי בתים. בשלב הנוכחי, הביוגז מנוצל לחימום חממות וליבוש דגנים. שיטות החקלאות המיושמות בחווה עשויות לשמש פיילוט לשיטות עתידיות, אשר יאזנו בין תפוקה חקלאית גבוהה לשמירת הסביבה תכנון המשפחה (אנ') (מרצון) אשר החל בשנות ה-60 של המאה ה-20 הוריד את קצב גידול האוכלוסייה האנושית מ-2.05% ל-0.98%. חידושים טכנולוגיים גלובליים מצביעים על צמצום בניצול משאבים פיזיים. המחשוב על היבטיו צימצם את צריכת הנייר. טכנולוגיות תקשורת מתקדמות צימצמו את הצורך בנסיעות וצריכת דלק פוסילי, וכך גם המעבר לתחבורה מונעת בחשמל., יש שימוש בפסולת להפקת דלק בר קיימא וגם פיתוח משאבות חום לניצול טוב יותר של אנרגיה במערכות שונות. מכאן ניתן להסיק שקיימות סביבתית אינה נמצאת בהכרח בסתירה לפיתוח כלכלי וצמיחה, וזו גם טענתה של תיאורית הדה קפלינג אותה מקדמים במדינות ה-OECD, הארגון לשיתוף פעולה ופיתוח כלכלי. כדור הארץ שמירת כדור הארץ איכות הסביבה טביעת רגל אקולוגית מלתוסיאניזם M.Giampietro and D. Pimentel, (1992), “Energy efficiency and nutrition in societies based on human labor”. Ecology of Food and Nutrition,28:1-2,11-32 J.Risser, (1981). A renewed thread of soil erosion: it's worse than the dust bowl. Smithsonian, 11, pp:120-130 D.H.Wright (1990). “Human impacts on energy flaws through natural ecosystems, and implications for species endangerment. Ambio, 19, pp:189-194 P.M.Vitousek, P.R. Ehrlich, A.H.Ehrlich and P.A. Matson, P.A. (1986). “Human appropriation of the products of photosynthesis. Bioscience 36, pp:368-373 D.Pimentel and M. Pimentel (1989). "The demographic and environmental consequences of the green revolution". Paper presented at the conference: Human demography and natural resources, Stanford (Ca), February 1-3. G.Hardin (1991). From shortage to longage: forty years in population vineyards. Population and enviroment, 12 pp:339-349. Behind the scenes of Dyson Farming with James Dyson-סרטון יוטוב המתאר את העשיה בחווה של דייסון אסף רוזנטל, ‏שליטה בגודלה של האוכלוסיה האנושית, באתר "הידען", 11 בנובמבר 2014 כושר נשיאה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) Carrying Capacity, National Geographic Society Population growth and carrying capacity, Khan Academy-אתר לימודי Carrying Capacity in Human Geography, Study Smarter-אתר לימודי Tara Jo Holmberg, Carrying Capacity, CT State Community College Northwestern [https://wedocs.unep.org/handle/20.500.11822/40937 One Planet, How Many People? A Review of Earth’s Carrying Capacity], UNEP Global Environmental Alert Service (GEAS)- United Nations Enviroment Programme, ‏יוני 2012 Hillary Shaw, How many humans would there be if agriculture hadn’t been invented?, New Scientist, ‏אפריל 2022 World Development Indicators & Global Development Finance, הבנק העולמי, ‏אפריל 2011 UNPD (2011) United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division, unpd/wpp/Excel-Data/mortality.htm World Population Prospects: The 2010 Revision, האו"ם, ‏אפריל 2012 Thomas Robert Malthus, An Essay on the Principle of Population, שביעית, London: Reeves and Turner, 1872 Julia Kagan, Who Is Thomas Malthus? What is the Malthusian Growth Model?, Investopedia, ‏פבראר 2023 M. Giampietro et al., "Limits to Population Size: Three Scenarios of Energy Interaction between Human Society and Ecosystem", Population and Environment 14 (2), Springer, 1992, עמ' 109-131‏, JSTOR https://www.jstor.org/stable/27503275 סטטיסטיקה עולמית - מעודכנת בזמן אמת, באתר Worldometers, ‏2/1/2024 חגית מאור, אפקט החממה, באתר הספריה הוירטואלית של מטח(המרכז לטכנולוגיה חינוכית), ‏1993 Mary Keena et al., Environmental Implications of Excess Fertilizer and Manure on Water Quality, NDSU Agriculture-North Dacota State University, ‏אוגוסט 2022 How Many People Can Out World Support?, Population Connection E. P. Odum, Ecology and our endangered life-support system, Massachusetts: Sinauer Associates Inc., 1989, ISBN 0878936351 Paul Ehrlich, The Population Bomb, United States: Sierra Club/Ballantine Books, 1968 P.R.Ehrlich et al., Impact of Population Growth, Science, New Series 171(3977), 1971, עמ' 1212-1217 Charles C. Mann, The Book That Incited a Worldwide Fear of Overpopulation, Smithsonian Magazin, ‏ינואר 2018 Joel E. Cohen, How Many People Can the Earth Support, New York: Norton paperbacks, 1995 לאיש שהמציא את שואב הדייסון יש רעיון חדש ומפתיע, באתר ‏מאקו‏, 5 בפברואר 2024 Alex Casey, What Is the Carrying Capacity of Earth?, Population Connection, ‏מאי 2021 Sara Vad Sorensen, Introducing Energy Efficiency 2.0: the grid of the future, World Economic Forum, ‏נובמבר 2023 Philip Siu, How turning biomass waste into sustainable fuels can help restore the carbon balance, World Economic Forum, ‏דצמבר 2023 דה-קפלינג, באתר אקו-ויקי