Від пастки Мальтуса до демографічного переходу: освітні та наукові аспекти університетського курсу з моделювання
Анотація
У статті описано імітаційну модель, що стала результатом спільної роботи магістрантів, аспірантів та викладачів у рамках курсу «Імітаційне моделювання стійкості та еволюції надорганізмових біосистем». У ході низки академічних занять у середовищі R було розроблено імітаційну модель «Зростання людства», яка характеризується поетапним збільшенням системної складності. Ця модель належить до категорії «моделей перевірки достатності механізмів» (моделей, що перевіряють, чи є запропоновані механізми достатніми для відтворення спостережуваної динаміки). Базова архітектура складається з моделі експоненціального зростання населення з кількома віковими класами, кожен з яких характеризується власними показниками народжуваності та смертності. На наступних етапах модель послідовно інтегрує: логістичне обмеження ємності середовища (параметр Ферхюльста); лаг-ефект ефект у реакції населення на дефіцит ресурсів (параметр Ніколсона); зменшення ємності середовища внаслідок криз перенаселення (параметр Острова Пасхи); зростання ємності середовища, зумовлене культурною еволюцією, що оптимізує спосіб життя (параметр фон Ферстера); і, нарешті, механізм демографічного переходу (параметр Ноустейна). Розглянуто структуру моделі, результати моделювання та альтернативні алгоритмічні рішення, які були запропоновані у ході спільної розробки. Автори вважають такий покроковий підхід до моделювання успішним і пропонують свій досвід для подальшого розвитку та застосування.
Завантаження
Посилання
Anderies J.M. (2000). On modeling human behavior and institutions in simple ecological economic systems. Ecological Economics, 35(3), 393–412. https://doi.org/10.1016/S0921-8009(00)00221-4
Berryman A.A. (1999). Principles of population dynamics and their application (1st ed.). Garland Science. https://doi.org/10.1201/9781003062790
Boserup E. (1965). The conditions of agricultural growth: The economics of agrarian change under population pressure. Aldine, Chicago. https://doi.org/10.4324/9781315070360
Brander J.A., Taylor M.S. (1998). The simple economics of Easter Island: A Ricardo-Malthus model of renewable resource use. American Economic Review, 88(1), 119–138.
Brandt G., Merico A. (2015). The slow demise of Easter Island: insights from a modeling investigation. Frontiers in Ecology and Evolution, 3, 13. https://doi.org/10.3389/fevo.2015.00013
Cohen J.E. (1998). How many people can the Earth support? Bulletin of the American Academy of Arts and Sciences, 51(4), 25–39. https://doi.org/10.2307/3824523
Diamond J. (2005). Collapse: How societies choose to fail or succeed. Viking Press, New York.
Galor O., Weil D.N. (2000). Population, technology, and growth: From Malthusian stagnation to the demographic transition and beyond. American Economic Review, 90(4), 806–828. https://doi.org/10.1257/aer.90.4.806
Guo Z., Zhang L., Li Y. (2010). Increased dependence of humans on ecosystem services and biodiversity. PLOS One, 5(10). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013113
Hutchinson G.E. (1948). Circular causal systems in ecology. Annals of the New York Academy of Sciences, 50(4), 221–246. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1948.tb39854.x
Jevons W.S. (1866). VII. The Coal Question. London: Macmillan and Company.
Kravchenko M.O., Nesterenko K.O., Shabanov D.A. (2024). A school that prepares for sustainability management: the case of the Palau model. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1415, 012012. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1415/1/012012
Kremer M. (1993). Population growth and technological change: One million BC to 1990. The Quarterly Journal of Economics, 108(3), 681–716. https://doi.org/10.2307/2118405
Lee R. (2003). The demographic transition: three centuries of fundamental change. Journal of Economic Perspectives, 17(4), 167–190. https://doi.org/10.1257/089533003772034943
Lidicker W.Z. Jr. (2020). A scientist’s warning to humanity on human population growth. Global Ecology and Conservation, 24, e01232. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01232
Malthus T.R. (1798). An Essay on the Principle of Population. J. Johnson, London.
May R.M. (1976). Simple mathematical models with very complicated dynamics. Nature, 261(5560), 459–467. https://doi.org/10.1038/261459a0
Meadows D., Randers J., Meadows D. (2004). A synopsis: Limits to growth: The 30-year update. Chelsea Green Publishing Company: 381 pp.
Meadows D.H. (2008). Thinking in systems: A primer. Wright D., ed. Chelsea Green Publishing: 217 pp.
Nicholson A.J. (1954). An outline of the dynamics of animal populations. Australian Journal of Zoology, 2(1), 9–65. https://doi.org/10.1071/ZO9540009
Notestein F.W. (1945). Population – The long view. In: Schultz T.W., ed. Food for the World. University of Chicago Press, Chicago: 36–57.
Pelagalli C., Faccio S., Casari P. (2025). Mathematical modeling and simulation of logistic growth. Applied Sciences, 15(8), 4409. https://doi.org/10.3390/app15084409
Quinlan M. (2020). Five challenges to humanity: Learning from pattern/repeat failures in past disasters? The Economic and Labour Relations Review, 31(3), 444–466. https://doi.org/10.1177/1035304620944301
R Core Team (2023). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. https://www.R-project.org/
Rees W.E. (2002). Is humanity fatally successful? Journal of Business Administration and Policy Analysis, 30(31), 67–100.
Shabanov D., Biriuk I., Bulba I., Kravchenko M., Nesterenko K., Vus N., Shabanov V. (2025). Typology of experimental simulation models in population ecology: Analyzing individual and group selection within the framework of Simpson's paradox. In: Ermolayev V. et al., eds. Information and Communication Technologies in Education, Research, and Industrial Applications. ICTERI 2024. Communications in Computer and Information Science, vol 2359. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-81372-6_7
Sojecka A.A., Drozd-Rzoska A. (2025). Verhulst-type equation and the universal pattern for global population growth. PLOS One, 20(5), e0323165. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0323165
Thompson W.S. (1929). Population. American Journal of Sociology, 34(6), 959–975. https://doi.org/10.1086/214874
Turchin P. (2013). Complex population dynamics: a theoretical/empirical synthesis. Princeton University Press.
Unat E. (2020). A review of Malthusian theory of population under the scope of human capital. FORCE: Focus on Research in Contemporary Economics, 1(2), 132–147.
Verhulst P.F. (1838). Notice sur la loi que la population suit dans son accroissement. Correspondance Mathématique et Physique (Ghent), 10, 113–121.
Von Foerster H., Mora P.M., Amiot L.W. (1960). Doomsday: Friday, 13 November, AD 2026. Science,132(3436), 1291–1295. https://doi.org/10.1126/science.132.3436.1291
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
Автори мають право укладати додаткові невиключні угоди щодо поширення опублікованої версії роботи (наприклад, розміщення в інституційних репозитаріях або публікація у збірниках) за умови зазначення її первинної публікації в цьому журналі.
