반송 용량

Carrying capacity
바이오 캐퍼시티와 혼동하지 마십시오.

환경의 운반 능력은 식량, 서식지, 물 및 사용 가능한 다른 자원을 고려할 때 특정 환경에 의해 유지될 수 있는 생물학적 종의 최대 개체 수이다.운반 능력은 개체군 내 사망자 수가 출생자 수와 같을 때(이주 및 이민도 포함) 개체군 생태학에서 개체군 균형에 해당하는 환경의 최대 하중으로 정의된다.모집단 역학에 대한 운반 용량의 효과는 로지스틱 함수로 모델링됩니다.운반 능력은 생태, 농업 및 어업 분야에서 환경이 지원할 수 있는 최대 개체 수에 적용됩니다.운반용량이라는 용어는 1950년대에 [1]모집단 제한에 적용되기 전에 과거에 몇 가지 다른 프로세스에 적용되었다.인간의 운반능력에 대한 개념은 지속가능인구라는 개념으로 덮여있다.

세계적인 규모로 볼 때, 과학 자료는 인간이 지구의 운반 능력을 넘어서 살고 있으며 이것이 무한정 지속될 수 없다는 것을 보여준다.이 과학적 증거는 많은 출처에서 나왔지만 밀레니엄 생태계 평가, 생태학적 발자국 설명 [2]또는 행성 경계 연구에 [3]자세히 제시됩니다.지구적 한계에 대한 초기 상세한 조사가 1972년 책 "Limits to Growth"에 발표되었고, 이는 후속 논평과 [4]분석을 촉진시켰다.22명의 국제 연구자들에 의한 2012년 네이처 리뷰는 지구가 생물권의 "[5]상태 변화에 가까워지고 있다"는 우려를 나타냈다.Benford의 법칙은 넓은 의미에서 자연에서 다양한 구조의 운반용량의 분포를 반영하고 이를 통해 발생할 수 있다.

오리진스

인구 역학의 관점에서, '운반 능력'이라는 용어는 벨기에 수학자 피에르 프랑수아 베르헐스트가 인구 [6]증가 모형화에 대한 연구를 바탕으로 한 방정식을 처음 발표했을 때 명시적으로 사용되지 않았다.

"운반능력"이라는 용어의 기원은 불분명하며, 출처는 그것이 원래 [7][8]1840년대에 "국제 운송의 맥락에서" 사용되었거나,[9] 19세기 미생물에 대한 실험실 실험 중에 처음 사용되었다고 다양하게 언급하고 있다.2008년 리뷰에서는 미국 국무장관이 미국 상원에 제출한 1845년 보고서에서 영어로 이 용어를 처음 사용한 것으로 나타났습니다.그 후 1870년대 생물학에서 일반적으로 사용되는 용어가 되었고, [8]1900년대 초 야생동물과 가축 관리에서 가장 많이 개발되었습니다.그것은 [7][8]1950년대에 개체수와 관련된 자연계의 생물학적 한계를 정의하는 데 사용되는 생태학에서 주요 용어가 되었다.

미국의 생물학자 레이먼드 펄과 로웰 리드는 이미 1920년대에 [8][citation needed]이러한 용어를 인류에게 적용했지만, 신말서스 학자들과 우생학자들은 1950년대에 지구가 부양할 수 있는 사람들의 수를 묘사하기 위해 이 단어를 사용하는 것을 대중화했다.

Hadwen과 Palmer(1923)는 운반 능력을 일정 기간 범위 [10][11]손상 없이 방목할 수 있는 재고 밀도로 정의했다.

1933년 미국인 Aldo Leopold에 의해 야생동물 관리의 맥락에서 처음 사용되었고, 1년 후에는 습지 전문가인 미국인 Paul Lester Erington에 의해 사용되었습니다.둘 다 다른 방법으로, 레오폴드는 주로 방목 동물의 의미 ('포화 수준', 종들이 살 수 있는 밀도의 본질적인 수준, 그리고 들판에 있을 수 있는 가장 많은 동물들 사이의 차이)와 에링턴을 '운반 능력'을 그 이상의 동물 수로 정의했습니다.uld는 '무거운' 상태가 됩니다(이 정의는 Erington [10][12]본인에 의해 대부분 거부되었습니다).생태학의 기초인 유진 오둠의 중요하고 인기 있는 1953년 생태학 교과서는 인구증가의 [10][13]로지스틱 모델의 균형적 가치로서 현대적 의미로 이 용어를 대중화했다.

수학

인구 증가가 멈추는 구체적인 이유는 제한 [citation needed]또는 규제 요인으로 알려져 있습니다.

로지스틱 성장 곡선을 통해 운반 용량 도달

출산율과 사망률의 차이는 자연 증가이다.주어진 유기체의 개체 수가 주어진 환경의 운반 능력보다 낮으면, 이 환경은 양의 자연 증가를 지원할 수 있다. 만약 개체 수가 그 한계치를 초과한다면, 일반적으로 개체 수는 [14]감소한다.따라서 운반 능력은 환경이 [15]지원할 수 있는 종의 최대 개체 수이다.

개체군의 크기는 해당 종에 따라 다양한 요인에 의해 운반 능력 이상으로 감소하지만 공간, 식량 공급 또는 일조량이 부족할 수 있습니다.환경의 운반 용량은 [citation needed]종에 따라 다를 수 있습니다.

모집단 역학의 단순화된 Verhulst 모델에 설명된 표준 생태 대수에서 운반 용량은 상수 K:

어디에

N은 모집단의 크기입니다.

r은 고유 성장률이다.

K는 로컬 환경의 운반 용량입니다.

시간 t에 대한 N의 도함수인 dN/dt는 시간에 따른 모집단의 변화율이다.

따라서 이 방정식은 모집단 N의 증가율을 현재 모집단 크기에 관련지어 두 개의 상수 매개변수 r과 K의 효과를 통합한다(감소량은 마이너스 성장이다).문자 K의 선택은 독일의 Kapazitétsgrenze(용량 제한)에서 왔다.

이 방정식은 원래의 Verhulst 모델을 수정한 것입니다.

[16]

이 식에서 반송용량 K, µ {\ N은 다음과 같습니다.

로지스틱 곡선 모형으로 인한 모집단의 그래프입니다.모집단이 운반용량보다 크면 감소하고, 운반용량보다 작으면 증가한다.

Verhulst 모델이 그래프에 표시될 때, 시간에 따른 모집단 변화는 S자 곡선의 형태를 취하며 K에서 가장 높은 수준에 도달합니다.이 곡선은 로지스틱 성장 곡선으로 다음과 같이 계산됩니다.

어디에

e는 자연 로그 기저(오일러 수라고도 함),
x는0 S자형 중간점의 x값입니다.
L은 곡선의 최대값입니다.
K는 곡선의 로지스틱 성장률 또는 가파름입니다.

로지스틱 성장 곡선은 모집단 증가율과 운반 능력이 어떻게 상호 연결되어 있는지를 나타냅니다.로지스틱 성장 곡선 모형에서 볼 수 있듯이 모집단 크기가 작으면 모집단이 기하급수적으로 증가합니다.그러나 모집단 규모가 장부능력에 가까워지면 성장률은 감소하여 [18]K에서 0에 도달한다.

특정 시스템의 운반 용량을 결정하는 것은 식량, 물, 보금자리, 공간 또는 흡수할 수 있는 폐기물의 양과 같은 제한 요소를 수반합니다.고래가 쓰러지거나 페트리디쉬에 있는 박테리아와 같이 자원이 유한한 경우, 개체수는 자원이 고갈된 후 다시 0으로 감소하며, 곡선은 K에서 정점에 도달한다.자원이 지속적으로 보충되는 시스템에서 모집단은 [citation needed]K에서 균형에 도달할 것이다.

소프트웨어는 주어진 자연 [19]환경의 운반 용량을 계산하는 데 도움이 됩니다.

개체군 생태학

주요 기사: 개체군 생태와 개체군 역학
다음 항목도 참조하십시오.생태학적 오버슈트

운반 용량은 생물학자들이 생물학적 개체군과 개체군에 [1]영향을 미치는 요인을 더 잘 이해하려고 할 때 일반적으로 사용하는 방법이다.생물 집단을 다룰 때, 운반 용량은 멸종과 식민지화 [14]속도를 고려하여 안정적인 동적 균형으로 사용될 수 있다.모집단 생물학에서, 로지스틱 성장은 모집단 크기가 평형 [20]값 위와 아래로 변동한다고 가정합니다.

수많은 저자들은 실제 야생 [10][11][21]개체군에 적용할 때 이 용어의 유용성에 의문을 제기해 왔다.이론과 실험실 실험에서는 유용하지만, 환경에서 개체군 한계를 측정하는 방법으로 운반 용량을 사용하는 것은 [14]종 간의 상호작용을 가정하지 않기 때문에 덜 유용하다.

농업

호주에서 방목장의 운반 용량을 계산하는 작업은 건조 양 등가물(DSE)로 이루어집니다.단일 DSE는 50 kg Merino wether, dry ewe 또는 비임신 ewe로, 안정적인 상태로 유지됩니다.DSE에서 양을 계산할 뿐만 아니라, 다른 가축의 운반 능력도 이 척도를 사용하여 계산합니다.200kg의 영국식 젖먹이 송아지는 하루에 0.25kg씩 불어난다.DSE, 그러나 같은 종류의 송아지의 체중이 하루에 0.75kg 증가하면 8DSE로 측정된다.소는 모두 같지 않으며, DSE는 품종, 성장률, 체중, 소('담', 호주에서는 소('황소', 호주에서는 젖을 떼거나 임신하거나 '젖을 먹이는' 경우 등에 따라 달라질 수 있습니다.농민들이 지속가능한 비축률을 [22]확립하기 위해서는 토지의 운반능력을 계산하는 것이 중요하다.세계의 다른 지역에서는 반송 용량을 계산하기 위해 서로 다른 단위를 사용합니다.영국에서 방목장은 가축 단위인 LU 단위로 측정되지만 이에 [23][24]대한 계획은 다르다.뉴질랜드는 LU,[25] EE(ee equivalents) 또는 SU(stock [26]units)를 사용합니다.미국과 캐나다의 전통적인 시스템은 동물 단위(AU)[27]를 사용합니다.프랑스/스위스 유닛은 Unité de Gros Bétail(UGB)[28][29]입니다.

발레 칸톤의 스위스 알프스의 젖소 피서

스위스와 같은 일부 유럽 국가에서는 전통적으로 목초지(알프 또는 알프)를 스토(Sto,) 단위로 측정하며, 한 스토(Sto equ)는 4 Fü (e(피트)와 같다.보다 현대적인 유럽 시스템은 Groweightvieheinheit(GV 또는 GVE)로, 소의 활중량 500kg에 해당합니다.광대한 농업에서는 2GV/ha가 일반적인 비축 속도이며, 집약 농업에서는 방목을 여분의 사료로 보충할 때 5~10GV/[citation needed]ha의 비율이 될 수 있다.유럽의 평균 재고율은 나라에 따라 다르며, 2000년 네덜란드와 벨기에는 각각 3.82GV/ha와 3.19GV/ha의 매우 높은 비율이 있었고, 주변 국가는 약 1.5GV/ha이며, 스페인은 더 낮은 044G/[30]HA의 낮은 비율을 보였다.이 시스템은 자연 지역에도 적용할 수 있습니다.중앙 유럽 초원에서는 약 1GV/ha의 초식동물을 방목하는 것이 지속 가능한 것으로 간주되지만, 이는 많은 요인에 따라 크게 다르다.생태학에서 야생동물에 의한 0.3GV/ha의 방목 압력은 자연 지역의 조림을 방해하기에 충분하다는 것은 이론적으로 (즉, 순환 승계, 패치 다이내믹스, Megaherbivorenhypothese) 받아들여진다.왜냐하면 다른 종, 예를 들어 말이나 deer 관목을 탐색하는 것을 선호하기 때문 짧은 잔디, 소 이상 잔디, 그리고 염소 방목과 다른 생태학적 틈새보다 한번만 종 관련된 만약 있을 것이다, 분서물 지역 종의 혼성 그룹을 위해 약간 더 높은 전송 용량을 가질 수 있습니다.[표창 필요한]

일부 틈새시장 계획은 목초지에서 방목할 수 있는 것보다 낮은 재고율을 요구한다.육류 제품을 '바이오다이내믹'으로 판매하기 위해서는 1~1.5(2.0) GV/ha의 낮은 그로비하인하이트가 필수적이며, 일부 농가는 0.5~0.8 GV/[citation needed]ha만을 사용하는 운영 구조를 가지고 있다.

식량농업기구는 [31][32]북미의 FAO 축산 단위, 사하라 이남 아프리카의 [31][32]FAO 축산 단위, 열대 축산 단위의 [33]세 가지 국제 단위를 도입했습니다.

방목장의 운반용량을 결정하는 또 다른 거칠고 덜 정확한 방법은 단순히 무리의 상태를 객관적으로 보는 것이다.호주에서는 가축의 상태를 평가하는 국가 표준 시스템이 신체 상태 점수(BCS)로 이루어집니다.상태가 매우 좋지 않은 동물은 BCS 0으로 점수를 매기고, 매우 건강한 동물은 5로 점수를 매긴다: 이 두 숫자 사이에 0.25씩 점수를 매길 수 있다.통계적으로 대표되는 숫자를 제공하려면 같은 유형의 동물 25마리 이상을 채점해야 하며, 채점은 매월 실시해야 한다. 평균이 떨어질 경우, 이는 방목장의 운반 능력 이상의 재고 비율 또는 사료 부족 때문일 수 있다.이 방법은 목초지의 상태 변화가 [22]목초지의 상태 변화보다 뒤처질 수 있기 때문에 목초지 자체를 살펴보는 것보다 가축 보유율을 결정하는 데 덜 직접적인 방법이다.

어업

인도 케랄라 코친의 해질녘 어업.
주요 기사: 어업 인구 역학

어업에서, 운반 능력은 어업 [34]관리를 위한 지속 가능한 수확량을 계산하기 위해 공식에 사용된다.최대 지속가능 수율(MSY)은 "평균 환경 조건 하에서 착취 개체군(=재고)으로부터 지속적으로 채취할 수 있는 최대 평균 어획량"으로 정의된다.원래는 적재능력의 절반으로 계산되었지만,[35] 수년간 개량되어 현재는 종이나 [36][37]개체수에 따라 개체수의 약 30%로 보입니다.어획으로 인해 개체수가 감소하는 어종의 개체수는 Verhulst 모델에서 볼 수 있듯이 기하급수적인 성장 단계에 있기 때문에 MSY 또는 그 이하의 어종의 수확은 개체수를 평형 상태에서 줄이지 않고 지속적으로 수확할 수 있는 잉여 수확량이다.최대 모집 시 수포(단, 연간 어획은 등식에서 r의 수정으로 볼 수 있다. 즉, 환경이 변경되었으며, 연간 어획과 평형 상태의 개체 수는 수포가 없으면 K에 약간 못 미치는 것을 의미한다.MSY는 수학적으로나 실질적으로 문제가 있다는 점에 유의하십시오.만약 실수가 일어나고 MSY보다 더 적은 양의 물고기라도 매년 수확된다면, 인구 동태는 총 개체수가 결국 0으로 줄어들 것이라는 것을 암시한다.실제 환경의 운반 능력은 실제 세계에서 변동할 수 있습니다. 즉, MSY는 실제로 매년[38][39][40] 약간씩 다를 수 있습니다(이를 [citation needed]감안한 연간 지속가능 수율 및 최대 평균 수율 시도).다른 유사한 개념으로는 최적의 지속가능 수율과 최대 경제 수율이 있는데, 이는 둘 [41][42]다 MSY 미만 수확률이다.

이 계산은 낚시 [citation needed]쿼터를 결정하는 데 사용됩니다.

인간

기후 변화가 더 큰 이슈가 되면서, 그것은 사회와 자연과학에서 정치적인 [43]논쟁으로 옮겨갔다.현재 운반능력은 자연과 인간의 자연과 정상의 균형으로 생각되는 경향이 있다.운반 능력은 인구에게 이용 가능한 천연 자원의 양과 필요한 자원의 양에 따라 달라집니다.그것이 사용되기 시작했을 때, 그것은 환경이나 특정 종에 대한 인간의 영향을 조사했다.운반 능력의 개념에 대한 인류학적 비판은 인간과 환경 관계가 얼마나 다층적인지에 대한 뉘앙스를 성공적으로 포착하지 못한다는 것이다.운반용량에 대한 논의는 종종 기후 변화와 환경 악화의 더 나쁜 영향을 경험하는 모집단에 과도한 비난을 가하는 프레임워크를 이용한다.Gwembe Tonga Research Project(GTRP)는 아프리카의 장기 연구로, 잠베지 강에 있는 카리바 댐의 건설을 사례 연구로 사용하여 대규모 개발이 인구에 미치는 영향을 조사한다.이 댐의 건설과 그에 따른 홍수로 57,000명의 이재민이 [43]발생했다.가뭄 주기의 증가와 이미 인구가 살고 있는 토지에 난민들이 합류하면서 난민들에게 많은 불안감을 야기했고, 부족에 대처하기 위해 친족 네트워크와 기근 식량이 이용되었다.이 연구는 1956년에 시작되었다.그것은 원래 1962년에 끝났지만, 연구원들은 공동체와 그것이 [43]시간에 따라 어떻게 변화하는지 더 잘 이해하기 위해 무기한 계속하기로 결정했다.카리바 호수의 개발로 인구가 재정착되었다.몇몇 마을은 어쩔 수 없이 새 댐 아래에 정착해야 했다.루시투에는 6천 명의 사람들이 정착했고, 약 천 명의 사람들과 새로운 환경을 가진 인종적으로 매우 다른 사람들이 살고 있었습니다.그 지역의 가뭄은 점점 더 빈번해지고 있고, 분명히 약간의 환경 비용이 있다.그러나 GTRP를 통해 생태계에 불가피한 영구적 피해는 없는 것으로 밝혀졌다.루시투에서는 1994년부터 1995년 사이에 끔찍한 가뭄이 들어 [43]수확이 없었다.하지만, 그 다음해에 사람들은 풍년을 보았다.전체 인구에게 충분하지는 않았지만, 다른 해보다 더 좋았다.가뭄은 토양을 쉬게 했고, 최근보다 더 많은 수확을 가져왔다.경제는 1970년대 구리 산업이 붕괴된 이후 어려움을 겪어왔다.

몇 년 동안 연구자들은 인간의 운반 능력을 숫자로 측정하려고 시도했지만, 모든 마을, 도시 또는 국가에 적용되는 모델은 없습니다.이 문제의 원인은 다음과 같습니다[43].

  1. 평형 가정
  2. 음식물의 양을 측정하기
  3. 취향과 노동량의 취향을 고려하지 못하는 것
  4. 식량 자원의 완전한 이용에 관한 가정
  5. 풍경간의 유사성 가정
  6. 지역사회가 고립되어 있다는 가정
  7. 단기 및 장기적 변화를 충분히 고려하지 않는 모습
  8. 생활수준에 대응하고 있지 않다

운반 용량을 인간 모집단에 적용할 때 이 8가지 문제를 고려해야 한다.운반능력은 식량원을 측정하기 어려울 뿐만 아니라 균형을 가정합니다.모든 음식을 항상 구할 수 있는 것은 아니며, 칼로리가 영양가보다 더 우수할 수 있고 인간의 선호도를 설명하는 것은 불가능하기 때문에 무엇이 충분한지에 많은 차이가 있다.그것은 또한 식자원의 완전한 사용이 있다고 가정하는데, 이것은 앞서 언급한 선호도나 아마도 문화적 금기사항이나 지식의 부족을 설명하지 못한다.노동력이 투입되는 시기와 장소에 대한 선택도 있으며, 요구와 목표가 다양한 방식으로 우선순위에 영향을 미치기 때문에 세대별로 또는 모집단의 하위 집합에 따라 다를 수 있다.운반용량도 지형 전체에 걸쳐 균질성을 가정하고 있으며, 지역에 따라 큰 변동이나 축소판이 존재하지 않습니다.또, 모집단과 그룹이 격리되어 있는 것을 전제로 하고, 친족 네트워크로부터의 서포트나 이행등의 프랙티스의 이용도 무시합니다.운반능력에 관한 다른 문제점은 역사적 관점을 가지고 자연의 변동을 무시하며 생활 수준과 같은 인구와 관련된 문제를 다루지 않는다는 것이다.운반 용량이 반영하고자 하는 모집단 간의 균형은 이 개념으로 간단히 분석할 수 있는 것보다 더 가변적이고 복잡하다.일부 최근의 과학자들은 인간이 끊임없이 적응할 수 있기 때문에 그들을 완전히 멸종시킬 수 있는 한계는 없다고 믿는다.다른 사람들은 인간이 자원을 과도하게 사용하는 것이 [43]운반 능력을 전반적으로 감소시킬 것이라고 생각한다.

「 」를 참조해 주세요.

추가 정보

레퍼런스

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