Modelagem de Sistemas Ambientais Unidade 2 – Dinâmica de Populações 1/47 “Aceleração da História” Mudanças recentes (de 1950 a 2014) População aumentou de 2,5 bilhões para 7,3 bilhões (2,9 x) Economia global aumentou de US$ 4 trilhões para US$ 30 trilhões (7,5 x) Razão entre os mais ricos e os mais pobres alargou-se de 30:1 para 60:1 Demanda por grãos quintoplicou Uso da água triplicou Uso de combustíveis fósseis aumentou 4 vezes 2/47 8000000 7276243 6916183 7000000 6514095 6127700 5741822 6000000 População (Bilhões) 5320817 4863602 5000000 4449049 4071020 4000000 3691173 População Mundial 3329122 3026003 2761651 3000000 2525779 2000000 1000000 0 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2014 3/47 População Mundial (2010) http://storymaps.esri.com/7billion/ 4/47 Aumento de gases de efeito estufa O gráfico mostra o aumento dos gases de efeito estufa (GHG) na atmosfera terrestre desde 1970. O dióxido de carbono (CO2), o gás estufa mais importante ao lado do vapor d’água, está marcado em vermelho. As emissões de CO2 quase dobraram de 15 gigatons (GT) por ano em 1970 para cerca de 30 GT em 2004. A maior parcela das emissões de CO2 é proveniente do uso disseminado de combustíveis fósseis. As emissões provenientes do desmatamento permaneceram mais ou menos estáveis. Embora menos pronunciado do que o aumento repentino das emissões de CO2, um aumento também é visível no caso das emissões de metano (CH4) e óxido nitroso (N20). As fontes mais importantes desses gases são a agricultura e, principalmente, a pecuária. (Foto: IPCC) 5/47 Razões do aquecimento global Uma comparação entre o desenvolvimento econômico, o crescimento populacional e o uso de energia ajuda a entender as razões do aquecimento global. O recente aumento nas emissões de CO2 foi ocasionado mais pelo crescimento econômico do que pelo aumento populacional. Não são as massas pobres, mas os novos e velhos ricos que provocam o aquecimento global. E enquanto a intensidade de energia e emissões declinou de forma uniforme desde a crise do petróleo na década de 70, não houve declínio na intensidade do carbono. Uma conclusão seria a de que fixar os preços para emissões de gases estufa poderia ajudar a alcançar a redução de emissões, da mesma forma como o aumento dos preços do petróleo ajudou a reduzir a intensidade de energia e emissões nas últimas décadas. (Foto: IPCC) 6/47 “Aceleração da História” População Humana (população hoje é 6 bilhões: dobrou desde 1960) População (milhões) 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 -10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 Ano dC 7/47 Crescimento populacional Insetos na garrafa (A. A. Bartlett, Am. J. Physics, 1978) Suponha uma colônia hipotética de insetos, que dobra a cada minuto, vivendo dentro de uma garrafa. Às 11:00 existem dois insetos, às 11:01 quatro insetos, etc. O tamanho da garrafa é tal que ela estará cheia às 12:00. Considere as seguintes questões: 1. A que horas a garrafa estará cheia pela metade? 2. Se você fosse um inseto dentro da garrafa, a que horas você perceberia que vocês estão ficando sem espaço? 3. Suponha que às 11:58 alguém tenha descoberto mais três novas garrafas. Quanto mais tempo essa "grande descoberta" dará à colônia? 8/47 Crescimento populacional • Por quê a população é importante? – Impacto ambiental = tamanho da população x afluência x tecnologia/poluição resultante • Por quê estamos preocupados? – População mundial é de 7 bilhões de pessoas (2014) – Nações Menos Desenvolvidas estão crescendo mais rápido do que as Nações Mais Desenvolvidas • Até 2020, a população da Ásia e da África somadas irão totalizar 6-8 bilhões (mais do que todo o planeta hoje) 9/47 Crescimento populacional • A população tem tanta culpa assim? – Impacto ambiental = tamanho da população x afluência x tecnologia/poluição resultante • Os Estados Unidos têm mais ou menos 5% da população mundial, mas – – – – usam mais de 20% dos combustíveis fósseis mundiais usam mais de 30% do papel mundial produzem aproximadamente 70% do lixo tóxico global têm aproximadamente 70% de todos os advogados mundiais • Crescimento populacional médio nos EUA = 2,1 milhões de pessoas por ano Em termos do seu impacto ambiental: – 2,1 milhões novos americanos = 42 milhões novos costariquenhos 10/47 Crescimento populacional • Aumento populacional, combinado com crescente afluência, um grande problema! – produção de alimentos • consumo de produtos de origem animal e grãos aumenta com a afluência – uso de energia • americanos usam 6-7 vezes mais energia do que a média mundial – migração rural para centros urbanos – competição por recursos escassos • Será que o mundo consegue suportar 7 bilhões de pessoas que vivam como os americanos vivem? • Será que o mundo consegue suportar mais ainda? 11/47 Crescimento populacional • Como descrever a mudança na população? dP/dt = mudança na população por unidade de tempo • O que controla a mudança na população? – – – – Natalidade (nascimentos por unidade de tempo) N Mortalidade (mortes por unidade de tempo) M Imigração (entrada de pessoas por unidade de tempo) I Emigração (saída de pessoas por unidade de tempo) E • Equação básica dP/dt = N – M + I – E 12/47 Crescimento populacional • Crescimento linear • dP/dt = constante – Crescimento ocorre em incrementos constantes – p.ex., população aumenta em 10 milhões por ano (constante) • P(t) = Po + r t – População começa com valor Po e aumenta à taxa de r t P P0 t 13/47 Crescimento populacional • Crescimento exponencial (modelo malthusiano) • dP/dt = r P – Crescimento populacional é proporcional à própria população – Crescimento geométrico – Outro exemplo: juros compostos • P = Po ert – População começa com valor Po e aumenta à taxa ert P P0 t 14/47 Crescimento populacional • Crescimento logístico • dP/dt = r P (1 – P / K) – Crescimento populacional é proporcional à própria população – Mas modificado por K • P = (K.Po)/[Po + (K – Po).e-rt] – População começa com valor Po e aumenta à taxa ert, mas não passa do valor de K K P P0 t 15/47 Crescimento populacional • Tempo para dobrar a população • baseado no CRESCIMENTO EXPONENCIAL – Equação do crescimento exponencial: P = Po ert – Assumir que a população dobre: P/Po = 2 – Tempo para dobrar: T2x = ln(2) / r ou – T2x = 70 / taxa de crescimento (%) 16/47 Crescimento populacional Alguns números globais importantes (~2014) População Humana 7 bilhões Crescimento anual da população Mudança anual da população Tempo para dobrar (12 bilhões) 1,3% ao ano 75 milhões por ano 50-55 anos País Taxa de crescimento Afeganistão 5,2% / ano Brasil 1,2% / ano Estados Unidos 0,8% / ano Dinamarca 0,1% / ano Tempo para dobrar 14 anos 58 anos 87 anos 693 anos 17/47 Crescimento populacional • Nações mais populosas do mundo (2000) 1. China (1,28 bilhão) 2. Índia (1,02 bilhão) 3. Estados Unidos (274,9 milhões) 4. Indonésia (219,3 milhões) 5. Brasil (173,8 milhões) 6. Rússia (145,9 milhões) 7. Paquistão (141,1 milhões) 8. Bangladesh (132,1 milhões) 9. Japão (126,4 milhões) 10. Nigéria (117,2 milhões) 11.México (102,0 milhões) • Nações mais populosas do mundo (2012) 1. China (1,35 bilhão) 2. Índia (1,98 bilhão) 3. Estados Unidos (314,6 milhões) 4. Indonésia (229,9 milhões) 5. Brasil (190,8 milhões) 6. Paquistão (180,8 milhões) 7. Bangladesh (162,2 milhões) 8. Nigéria (154,7 milhões) 9. Rússia (140,9 milhões) 10. Japão (127,2 milhões) 11. México (109,6 milhões) Fonte: UNFPA, 212 18/47 Crescimento populacional é diferenciado População em 1980 População em 2000 População em 2012 Japão 120 126,4 127,2 Brasil 119 173,8 190,8 Indonésia 120 219,3 229,9 19/47 Crescimento populacional Fatores chave que determinam o crescimento populacional • taxa de mortalidade – coleta e tratamento de esgoto, tratamento de água, sistema de saúde, conhecimento médico • taxa de fertilidade – educação e status social das mulheres, expectativas de renda, contraceptivos • distribuição etária – aspectos culturais: história passada de nascimentos • migração 20/47 Crescimento populacional – resumo • População ainda está crescendo rapidamente • Taxa de crescimento está diminuindo • Diferenças enormes entre as nações • População está envelhecendo • Urbanização está ocorrendo rapidamente • Incertezas nas projeções – Qualquer mudança na taxa de crescimento de um país muito populoso (p. ex., Índia) faz uma grande diferença – Extensão futura de educação/serviços de saúde reprodutiva 21/47 – Futuro da pandemia de AIDS Crescimento populacional Perspectivas futuras População (milhões) 12000 Estabilização prevista 10000 8000 6000 4000 2000 0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Ano dC Fonte: Organização das Nações Unidas (1999) The World at Six Billion 22/47 Crescimento populacional População global projetada População (bilhões) Nações mais desenvolvidas x Nações menos desenvolvidas Nações menos desenvolvidas Nações mais desenvolvidas 10 8 6 8,2 4 2 0 4,9 1,7 0,8 1,2 1,1 1950 2000 2050 23/47 Crescimento populacional População global não é uniformemente distribuída densidade da população global Fonte: CIESEN 24/47 Posição País Hab/km² 1° Cingapura 5 373 2° Bermuda 1242 3° Malta 1187 4° Bangladesh 824 5° Barein 822 6° Barbados 615 7° Taiwan 602 8° Maurício 546 9° Coreia do Sul 454 10° Holanda 378 11° Japão 332 12° Bélgica 331 13° Líbano 289 14° Índia 284 15° Sri Lanka 273 16° Haiti 272 17° El Salvador 269 18° Israel 264 19° Trinidad Tobago 246 20° Inglaterra 239 PAÍSES MAIS POVOADOS DO MUNDO 25/47 Crescimento populacional • Nações com rápido crescimento – Quênia – Nigéria – Afeganistão • Nações com baixo crescimento – Brasil – Estados Unidos – Canadá • Crescimento zero – Dinamarca – Áustria – Itália • Crescimento negativo – Bulgária – Hungria 26/47 Crescimento populacional • Importantes diferenças entre diferentes países do mundo País Expectativa de vida (M/F) Mortalidade infantil Renda per capita Crescimento Afeganistão 44/43 164/1000 $192 5,2% Brasil 63/69 57/1000 $2.920 1,2% EUA 72/78 10/1000 $20.049 0,8% Dinamarca 73/79 6/1000 $21.461 0,1% Dados de 1992 27/47 Taxa de crescimento anual da população (1992) GROELÂNDIA NORUEGA FINLANDIA REINO UNIDO CANADA EUA MEXICO COLÔMBIA EQUADOR PERU CHILE ALEMANHA UCRANIA CASAQUISTÃO MONGOLIA FRANÇA ESPANHA TURQUIA CHINA MARROCOS IRÃ AF. LIBIA PAQ. ARG. EG. A.S. INDIA MALI SUDÃO VENEZUELA ETIÓPIA SOMÁLIA ZAIRE TANZÂNIA BRASIL INDONÉSIA ANGOLA BOL. MADAGASCAR NAMIBIA Taxa de crescimento anual da população porcentagem -0.950 - 0.499 0.500 - 0.959 0.960 - 1.559 1.560 - 2.259 2.260 - 2.659 2.660 - 3.269 3.270 - 8.670 não-disponível RUSSIA SUECIA JAPÃO FILIPINAS AUSTRALIA AFRICA DO SUL ARGENTINA NOVA ZELÂNDIA ANTARTICA 28/37 Taxa de crescimento anual da população (2010) http://storymaps.esri.com/7billion/ 29/47 Tempo para dobrar a população (1992) GROELÂNDIA NORUEGA FINLANDIA REINO UNIDO CANADA EUA MEXICO COLÔMBIA EQUADOR PERU CHILE Tempo para dobrar a população anos 8.0 - 21.9 22.0 - 26.9 27.0 - 30.9 31.0 - 44.9 45.0 - 69.9 70.0 - 133.9 134.0 - 3,466.0 Dados não-disponíveis RUSSIA SUECIA ALEMANHA UCRANIA CASAQUISTÃO MONGOLIA FRANÇA ESPANHA TURQUIA CHINA MARROCOS IRÃ AF. LIBIA PAQ. ARG. EG. A.S. INDIA MALI SUDÃO VENEZUELA ETIÓPIA SOMÁLIA ZAIRE TANZÂNIA BRASIL INDONÉSIA ANGOLA BOL. MADAGASCAR NAMIBIA JAPÃO FILIPINAS AUSTRALIA AFRICA DO SUL ARGENTINA NOVA ZELÂNDIA ANTARTICA 30/37 Taxa de fertilidade (1992) GROELÂNDIA NORUEGA FINLANDIA REINO UNIDO CANADA EUA MEXICO COLÔMBIA EQUADOR PERU CHILE Taxa de fertilidade crianças nascidas por mulher 1.20 - 1.79 1.80 - 2.49 2.50 - 3.19 3.20 - 4.29 4.30 - 5.69 5.70 - 6.49 6.50 - 8.30 Dados não-disponíveis RUSSIA SUECIA ALEMANHA UCRANIA CASAQUISTÃO MONGOLIA FRANÇA ESPANHA TURQUIA CHINA MARROCOS IRÃ AF. LIBIA PAQ. ARG. EG. A.S. INDIA MALI SUDÃO VENEZUELA ETIÓPIA SOMÁLIA ZAIRE TANZÂNIA BRASIL INDONÉSIA ANGOLA BOL. MADAGASCAR NAMIBIA JAPÃO FILIPINAS AUSTRALIA AFRICA DO SUL ARGENTINA NOVA ZELÂNDIA ANTARTICA 31/37 Mudança na natureza da fertilidade Número de nascimentos por mulher Tendências na fertilidade no mundo em desenvolvimento, por região 1960-65 6,1 6,1 1985-90 6,6 6,1 5,9 6,2 4,7 3,9 3,6 2,7 Todos os países em desenvolvimento Oriente médio América latina Sudeste asiático África Fonte: Christian Science Monitor 32/47 Renda per capita, US$ (1992) GROELÂNDIA NORUEGA FINLANDIA REINO UNIDO CANADA EUA MEXICO COLÔMBIA EQUADOR PERU CHILE Renda per capita US$ 0.0 - 350.9 351.0 - 641.9 642.0 - 1,599.9 1,600.0 - 3,324.9 3,325.0 - 6,143.9 6,144.0 - 11,899.9 11,900.0 - 57,000.0 Dados não-disponíveis RUSSIA SUECIA ALEMANHA UCRANIA CASAQUISTÃO MONGOLIA FRANÇA ESPANHA TURQUIA CHINA MARROCOS IRÃ AF. LIBIA PAQ. ARG. EG. A.S. INDIA MALI SUDÃO VENEZUELA ETIÓPIA SOMÁLIA ZAIRE TANZÂNIA BRASIL INDONÉSIA ANGOLA BOL. MADAGASCAR NAMIBIA JAPÃO FILIPINAS AUSTRALIA AFRICA DO SUL ARGENTINA NOVA ZELÂNDIA ANTARTICA 33/37 34/47 Emissões de dióxido de carbono per capita e por país O Anexo 1 do Protocolo de Quioto obriga os países industrializados a reduzir suas emissões de gases estufa. Os países do Anexo 1 representam somente 1/5 da humanidade, mas são responsáveis por cerca de 44% das emissões de gases estufa. Observado a partir de uma perspectiva individual, os cidadãos norte-americanos e canadenses médios emitem a maior quantidade de dióxido de carbono. Os habitantes do Japão, Nova Zelândia e Europa ainda respondem por enormes quantidades de CO2, mas, de forma geral, mantêm-se abaixo dos tetos estipulados pelo Anexo 1. Os habitantes da África e do sul da Ásia são os menos responsáveis pelo aquecimento global. Eles perfazem cerca de metade da população mundial, mas respondem por somente 1/5 do total de emissões de gases estufa. (Foto: IPCC) 35/47 Taxa de mortalidade infantil (1992) GROELÂNDIA NORUEGA FINLANDIA REINO UNIDO CANADA EUA MEXICO COLÔMBIA EQUADOR PERU CHILE Taxa de mortalidade infantil por 1000 nascimentos 4.0 - 7.9 8.0 - 14.9 15.0 - 24.9 25.0 - 40.9 41.0 - 65.9 66.0 - 107.9 108.0 - 163.0 Dados não-disponíveis RUSSIA SUECIA ALEMANHA UCRANIA CASAQUISTÃO MONGOLIA FRANÇA ESPANHA TURQUIA CHINA MARROCOS IRÃ AF. LIBIA PAQ. ARG. EG. A.S. INDIA MALI SUDÃO VENEZUELA ETIÓPIA SOMÁLIA ZAIRE TANZÂNIA BRASIL INDONÉSIA ANGOLA BOL. MADAGASCAR NAMIBIA JAPÃO FILIPINAS Fonte: CIESEN AUSTRALIA AFRICA DO SUL ARGENTINA NOVA ZELÂNDIA ANTARTICA 36/37 Expectativa de vida - homens (1992) GROELÂNDIA NORUEGA FINLANDIA REINO UNIDO CANADA EUA MEXICO COLÔMBIA EQUADOR PERU CHILE Expectativa de vida - homens anos 33.0 - 50.9 51.0 - 60.9 61.0 - 64.9 65.0 - 67.9 68.0 - 70.9 71.0 - 73.9 74.0 - 77.0 Dados não-disponíveis RUSSIA SUECIA ALEMANHA UCRANIA CASAQUISTÃO MONGOLIA FRANÇA ESPANHA TURQUIA CHINA MARROCOS IRÃ AF. LIBIA PAQ. ARG. EG. A.S. INDIA MALI SUDÃO VENEZUELA ETIÓPIA SOMÁLIA ZAIRE TANZÂNIA BRASIL INDONÉSIA ANGOLA BOL. MADAGASCAR NAMIBIA JAPÃO FILIPINAS AUSTRALIA AFRICA DO SUL ARGENTINA NOVA ZELÂNDIA ANTARTICA 37/37 Expectativa de vida - mulheres (1992) GROELÂNDIA NORUEGA FINLANDIA REINO UNIDO CANADA EUA MEXICO COLÔMBIA EQUADOR PERU CHILE Expectativa de vida - mulheres anos 33.0 - 52.9 53.0 - 64.9 65.0 - 69.9 70.0 - 74.9 75.0 - 76.9 77.0 - 78.9 79.0 - 85.0 Dados não-disponíveis RUSSIA SUECIA ALEMANHA UCRANIA CASAQUISTÃO MONGOLIA FRANÇA ESPANHA TURQUIA CHINA MARROCOS IRÃ AF. LIBIA PAQ. ARG. EG. A.S. INDIA MALI SUDÃO VENEZUELA ETIÓPIA SOMÁLIA ZAIRE TANZÂNIA BRASIL INDONÉSIA ANGOLA BOL. MADAGASCAR NAMIBIA JAPÃO FILIPINAS AUSTRALIA AFRICA DO SUL ARGENTINA NOVA ZELÂNDIA ANTARTICA 38/37 Expectativa de vida da População (2010) http://storymaps.esri.com/7billion/ 39/47 Avanços na Saúde Humana Os desenvolvimentos mais importantes para obter extensões na expectativa de vida concentraram-se nas doenças infecciosas: • saneamento básico • imunizações • dieta melhorada Medicina de alta-tecnologia hoje em dia está concentrada em doenças crônicas, como câncer e doenças cardíacas 40/47 Taxa de alfabetização (1992) GROELÂNDIA NORUEGA FINLANDIA REINO UNIDO CANADA EUA MEXICO COLÔMBIA EQUADOR PERU CHILE Taxa de alfabetização porcentagem 15.0 - 47.9 48.0 - 63.9 64.0 - 81.9 82.0 - 90.9 91.0 - 96.9 97.0 - 98.9 99.0 - 100.0 Dados não-disponíveis RUSSIA SUECIA ALEMANHA UCRANIA CASAQUISTÃO MONGOLIA FRANÇA ESPANHA TURQUIA CHINA MARROCOS IRÃ AF. LIBIA PAQ. ARG. EG. A.S. INDIA MALI SUDÃO VENEZUELA ETIÓPIA SOMÁLIA ZAIRE TANZÂNIA BRASIL INDONÉSIA ANGOLA BOL. MADAGASCAR NAMIBIA JAPÃO FILIPINAS AUSTRALIA AFRICA DO SUL ARGENTINA NOVA ZELÂNDIA ANTARTICA 41/37 Fração da população abaixo de 16 anos (1992) GROELÂNDIA NORUEGA FINLANDIA REINO UNIDO CANADA EUA MEXICO COLÔMBIA EQUADOR PERU CHILE População abaixo de 16 anos porcentagem 18.0 - 21.9 22.0 - 30.9 31.0 - 37.9 38.0 - 41.9 42.0 - 45.9 46.0 - 48.9 49.0 - 66.0 Dados não-disponíveis RUSSIA SUECIA ALEMANHA UCRANIA CASAQUISTÃO MONGOLIA FRANÇA ESPANHA TURQUIA CHINA MARROCOS IRÃ AF. LIBIA PAQ. ARG. EG. A.S. INDIA MALI SUDÃO VENEZUELA ETIÓPIA SOMÁLIA ZAIRE TANZÂNIA BRASIL INDONÉSIA ANGOLA BOL. MADAGASCAR NAMIBIA JAPÃO FILIPINAS AUSTRALIA AFRICA DO SUL ARGENTINA NOVA ZELÂNDIA ANTARTICA 42/37 Transição demográfica • Aumento da população natural = nascimentos – mortes • Condições sanitárias, econômicas e sociais afetam nascimentos e mortes – Taxas de mortalidade podem ser dramaticamente reduzidas através de simples medidas preventivas (imunização, saneamento básico) – Taxas de natalidade só conseguem ser reduzidas através de mudanças econômicas e sociais de longo prazo 43/47 Transição demográfica • À medida que uma nação se desenvolve, ela geralmente passa por uma transição de quatro estágios 1. altas taxas de mortalidade, altas taxas de natalidade (sem crescimento populacional) 2. baixas taxas de mortalidade (saúde), taxas de natalidade ainda altas (alto crescimento populacional) 3. taxas de mortalidade ainda baixas, taxa de natalidade baixa (economia) (baixo crescimento populacional) 4. baixas taxas de mortalidade, baixas taxas de natalidade (sem crescimento populacional) • Nações mais desenvolvidas já passaram pela transição demográfica • Nações menos desenvolvidas estão no meio da transição – Brasil, Argentina: estágio 3 – Indonésia, Nigéria, Arábia Saudita: estágio 2 44/47 Outras tendências Renda per capita em US$ constantes A distância entre ricos e pobres continua a aumentar 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 1970 1975 África Europa ocidental 1980 Ásia 1985 1990 América Latina América do Norte 45/47 Outras tendências População (bilhões) A população mundial é cada vez mais urbana 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1950 1975 Rural países desenvolvidos Rural países em desenvolvimento 2000 2025 Urbana países desenvolvidos Urbana países em desenvolvimento 46/47 Prevendo o futuro da população global • padrões de comportamento individual podem mudar • padrão de vida e status das mulheres são fatores chave • atitudes religiosas e política governamental têm alguma influência • migração e empregos afetam os resultados a nível nacional 47/47