CYCLIC AND STATIONARY MODES OF THE DEVELOPMENT OF CIVILIZATION IN GLOBAL

Ю.Н. Сергеев, В.П. Кулеш

Abstract


The World2 model of civilization was modified using the Mathcad software environment. Based on the resulting Mir 2MC model, long-term scenarios of the evolution of civilization were considered upon the premise that only fuel resourced are unrenewable and were compared with the main conventional global models and the respective algorithms of transition of modeled systems to stable equilibriums. With account of the ecological demography data about convergent oscillations of populations on their ways to steady states below maximum levels sustainable by their environmental resources, it has been shown that this may occur if resourced for growth have been accumulated before growth began. This is what is exactly true for fossil fuel resources. The initial level of unrenewable resources is underestimated three- to fourfold in the World2 model. The developmental scenarios suggested by the Mir-2MC model show that increasing the initial levels of resourced may lead to oscillations of all components of a modeled system. The number of oscillations are in the range from two to four, and population size in each of the oscillation is limited by not fuel resources but by food deficit and environmental pollution. Each scenario leads to a stationary population size ranging from 1.3 to 1.5 billion. In scenarios accounting of shale oil resources, oscillations number may reach 15. Increasing the available power by thermonuclear power supplies transforms developmental trajectories into undamped harmonic oscillators. Only population control measures can be effective in preventing the repetitions of population size oscillation. The first oscillation is already inevitable. The time to prevent it has been lost. A stationary state is possible only following the first or the second oscillation. The optimal time of transition to a final stationary state depends on the position of the locally stationary state of population size in time. This state is determined by the phase portrait in the “population size – relative population increment” plain (Allee curve). Population size in a locally stationary state is assumed as the initial condition in the logistic model of population growth, and the tolerable threshold of population size is found to be 1.5 billion. The time to Lyapunov stationary state of the World system critically depends on the single parameter, which is population increment coefficient in the locally stationary point.

Keywords


civilization, global model, fuel resources, oscillatory development, stationary state


Как процитировать материал

References


Акаев АА, Яковец ЮВ, Соколов НВ, Сарыгулов АН. Прогнозные расчеты динамики цивилизации на базе логистической модели. В кн.: Будущее цивилизации и стратегия цивилизационного партнерства. Яковец ЮВ, Кузыка БН, Бектурганов НС, редакторы. М.: МИСК; 2009. с. 496-527.

Араб-Оглы ЭА. Демографические и экологические прогнозы. М.: Статистика; 1978.

Белозерский ГН, Вуглинский ВС, Лавров СБ, Ласточкин АН, Морачевский ВГ, Петров КМ, Селиверстов ЮП, Сергеев ЮН, Смирнов ЛЕ, Фукс ВР. Основы геоэкологии. Учебник. СПб.: Изд-во СПбГУ; 1994.

Беляев ВС. Теория сложных геосистем. Киев: Наукова думка; 1978.

Бигон М, Харпер Дж, Таунсенд К. Экология особи, популяции и сообщества. Т. 1. Гиляров ЛМ, редактор. М.: Мир; 1989.

Введенский БА, редактор. Питание. В кн.: Большая советская энциклопедия. Т. 33. М.: БСЭ; 1955.

Вернадский ВИ. Биосфера. Т. 5. М.: Наука; 1960.

Горшков ВГ. Энергетика биосферы и устойчивость состояния окружающей среды. М.: ВИ- НИТИ; 1990.

Гумилев ЛН. Этносфера. История людей и история природы. М.: Экопрос; 1993.

Дадаян ВС. Орбиты планетарной экономики. М.: Наука; 1989.

Егоров ВА, Каллистратов ЮН, Митрофанов ВБ, Пионтковский АА. Математические модели глобального развития. Л.: Гидрометеоиздат; 1980.

Клейн ЛР. Проект ЛИНК. Экономика и математические методы. 1977;13 (3):471-92.

Кондратьев КЯ. Глобальная экодинамика и ее тенденции. В кн.: Экодинамика и экологический мониторинг Санкт-Петербургского региона в контексте глобальных изменений. СПб.: Наука; 1996. с. 5-60.

Лавров СБ, Сдасюк ГВ. Этот контрастный мир. М.: Мысль; 1985.

Матросов ВМ, Матросова ИВ. Глобальное моделирование с учетом динамики биомассы и сценарии устойчивого развития. В кн.: Новая парадигма развития России. (Комплексные исследования проблем устойчивого развития). М.: Academia; 1999. с. 18-24.

Матросова КВ. Устойчивое развитие в модифицированной математической модели «Мировая динамика». В кн.: Новая парадигма развития России. (Комплексные исследования проблем устойчивого развития). М.: Academia. МГУК; 1999. с. 344-53.

Махов СА. Математическое моделирование ми- ровой динамики и устойчивого развития на примере модели Форрестера. М.: ИПМ РАН; 2005.

Мовчан ВН. Экология человека. Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГУ; 2004.

Доклад Международной комиссии по окружающей среде и развитию (МКОСР). Наше общее будущее. М.: Прогресс; 1987.

Одум Ю. Основы экологии. Перевод с английского. Наумов НП, редактор. М.: Мир; 1975.

Оленьев ВВ, Федоров АП. Глобалистика на пороге XXI века. Вопр философии. 2003;(5):18-30.

Осипов ГВ, Лисичкин ВА. Глобальные модели развития человечества. Учебное пособие. Садовничий ВА, редактор. М.: НормаИнфра; 2015.

Рамад Ф. Основы прикладной экологии. Л.: Гидрометеоиздат; 1989.

Реймерс НФ. Природопользование. М.: Мысль; 1990.

Свирежев ЮМ, Логофет ДО. Устойчивость биологических сообществ. М.: Наука; 1978.

Сергеев ЮН. Моделирование экологических систем. В кн.: Основы геоэкологии. Учебник. Морачевский ВГ, редактор. СПб.: Изд-во СПбГУ; 1994.

Сергеев ЮН. Прогнозные сценарии развития социально-экологической системы на территории бывшего СССР. Вестн СПбГУ сер 7. 1998; (4):17-26.

Сергеев ЮН. Концепции и модели устойчивого развития цивилизации. Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбУ; 2007.

Сергеев ЮН, Кулеш ВП. Концепция циклического развития цивилизации. Вестн СПбГУ сер 7. 2013;(2):57-70.

Сергеев ЮН, Кулеш ВП. Глобальный этногенез и циклическое развитие цивилизации. Вестн СПбГУ сер 7. 2013;(4):80-97.

Скиннер Б. Хватит ли человечеству земных ресурсов? М.: Мир; 1989.

Форрестер Дж. Мировая динамика. М.: Наука; 1978.

Akayev AA, Yakovets YuV, Sokolov NV, Sarygulov AN. [Forecasting calculations of civilization dynamics based on a logistic model]. In: Budushcheye Tsivilizatsii i Stratyegiya Tsivilizatsionnogo Partnerstva. Yakovets YuV, Kuzyka BN, Byekturganov NS, eds. Moscow: MISK; 2009. p. 496-527. (In Russ.)

Arab-Ogly EA. Demograficheskiye i Ekologicheskiye Prognozy. [Demographic and Ecological Forecasts]. Moscow: Statistika; 1978. (In Russ.)

Belozerskiy GN, Vuglinskiy VS, Lavrov SB, Lastochkin AN, Morachevskiy VG, Petrov KM, Seliverstov YuP, Sergeyev YuN, Smirnov LYe, Fuks VR. Osnovy Gyeoekologii. Uchyebnik. Saint Petersburg: SPbU; 1994. (In Russ.)

Beliaeyv VS. Teoriya Slozhnykh Geosistem. Kiev: Naukova Dumka; 1978. (In Russ.)

Bigon M, Kharper D, Taunsend K. Ekologiya Osobi, Populyatsii i Soobshchyestva. Tom 1. Moscow: Mir; 1989. (In Russ.)

Vvedenskiy BA, ed. [Nutrition]. In: Bol'shaya Sovetskaya Entsiklopyediya.Tom 33. Moscow: BSE; 1955. (In Russ.)

Vernadsky VI. Biosfyera. Tom 5. Moscow: Nauka; 1960. (In Russ.)

Gorshkov VG. Energetika Biosfery i Ustoychivost' Sostoyaniya Okruzhayushchyey Sredy. Moscow: VINITI; 1990. (In Russ.)

Gumilev LN. Etnosfyera. Istoriya Lyudey i Istoriya Prirody. Moscow: Ekopros; 1993. (In Russ.)

Dadayan VS. Orbity Planetarnoy Ekonomiki. Moscow: Nauka; 1989. (In Russ.)

Yegorov VA, Kallistratov YuN, Mitrofanov VB, Piontkovskiy AA. Matematicheskiye Modeli Global'nogo Razvitiya. Leningrad: Gidrometyeoizdat; 1980. (In Russ.)

Klein LR. Project LINK. Ekonomika i Matematicheskiye Metody; 1977;13(3):471-92. (In Russ.)

Kondratyev KYa. [Global ecodynamics and its tendencies]. In: Ekodinamika i Ekologicheskiy Monitoring Sankt-Peterburgskogo Regiona v Kontekste Globalnykh Izmeneniy. Saint Petersburg: Nauka; 1996. p. 5-60. (In Russ.)

Lavrov SB, Sdasyuk GV. Etot Kontrastnyy Mir. Moskva: Mysl'; 1985. (In Russ.)

Matrosov VM, Matrosova IV. [Global simulation with account of dynamics of the Earth biomass and scenarios of sustainable development]. In: Novaya Paradigma Razvitiya Rossii (Kompleksnye Issledovaniya Problem Ustoychivogo Razvitiya). Moscow: Academia; 1999. p. 18-24. (In Russ.)

Matrosova KV. [Sustainable development in the modified model “The world Dynamics”]. In: Novaya Paradigma Razvitiya Rossii (Kompleksnye Issledovaniya Problem Ustoychivogo Razvitiya). Moscow: Academia; 1999. p. 344-53. (In Russ.)

Makhov SA. Matematicheskoye Modelirovaniye Mirovoy Dinamiki i Ustoychivogo Razvitiya na Primere Modeli Forrestera. Moscow: IPM RAN; 2005. (In Russ.)

Movchan VN. Ekologiya Cheloveka Uchebnoye Posobiye. Saint Petersburg: SPbGU; 2004. (In Russ.)

Doklad Mezhdunarodnoy Komissii po Okru- zhayushchey Srede i Razvitiyu (MKOSR). Nashe Obshcheye Budushcheye. Moscow: Progress; 1987. (In Russ.)

Odum Yu. Osnovy Ekologii. Moscow: Mir; 1975. (In Russ.)

Olenyev VV, Fedorov AP. [Globalistics on the eve of the 21st century]. Voprosy Filosofii. 2003;(5):18- 30. (In Russ.)

Osipov GV, Lisichkin VA. Globalnye Modeli Razvitiya Chelovyechyestva Uchebnoye Posobiye. Moscow: NormaInfra; 2015. (In Russ.)

Ramad F. Osnovy Prikladnoy Ekologii. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1989. (In Russ.)

Reymers NF. Prirodopol'zovaniye. Moscow: Mysl; 1990. (In Russ.)

Svirezhev YuM, Logofet DO. Ustoychivost' Biologicheskikh Soobshchestv. Moscow: Nauka; 1978. (In Russ.)

Sergeyev YuN. [Simulation of ecological systems]. In: Osnovy Geoekologii. Uchyebnik. Morachevskiy VG, ed. Saint Petersburg: SPbGU; 1994. (In Russ.)

Sergeyev YuN. [Forecasting scenarios of the socioeconomic system of in former USSR territory]. Vestnik SPbGU Ser 7. 1998;(4):17-26. (In Russ.)

Sergeyev YuN. Kontseptsii i Modeli Ustoychivogo Razvitiya Tsivilizatsii Uchebnoye Posobiye. Saint Petersburg: SPbGU; 2007. (In Russ.)

Sergeyev YuN, Kulesh VP. [The concept of the cyclic development of civilization]. Vestnik SPbGU Ser 7. 2013;(2):57-70. (In Russ.)

Sergeyev YuN, Kulesh VP. [Global ethnogenesis and the cyclic development of civilization]. Vestnik SPbGU Ser 7. 2013;(4):80-97. (In Russ.)

Skinnyer B. Khvatit li Chelovechestvu Zemnykh Resursov? Moscow: Mir; 1989. (In Russ.)

Forrester Dzh. Mirovaya Dinamika. [World Dynamics]. Moscow: Nauka; 1978. (In Russ.)

Gallopin G, Gomez J. Food Sector. In: Proc. Seminar on the Latin American World Model at IIASA. Laxenburg, Austria; 1974.

Hardoy J, Mosorovich D. Urbanization and Housing. In: Proc. Seminar on the Latin American World Model at IIASA. Laxenburg, Austria; 1974.

Herrera A, Scolnik H, Homez J. World Model. In: Proc. Seminar on the Latin American World Model at IIASA. Laxenburg, Austria; 1974.

Kaya Y, Suzuki Y. Global Constraints and New Vision for Development. Japan Work Team of the Club of Rome. COR Tech. Sump. Tokyo; 1973.

Leontief W. The Future of the World Economy. UNO; 1976.

Malthus TR. An Essay on the Principle of Population. London: Johnson; 1798.

Meadows DL, Meadows DH. Dynamics of Growth in a Finite World. Cambridge: Mass. Wright Allen Press Inc.; 1974.

Mesarovic M, Pestel E. Mankind at the Turning Point. Second Report to the Club of Rome. N. Y.; 1974.

Motesharrei S, Rivas J, Kalnay E. Human and nature dynamics (HANDY): Modeling inequality and use of resources in the collapse or sustainability of societies. Ecological Economics. 2014;(101):90-102.

Scolnik H, Talavera L. The Functioning of the World and the Demographic Model. In: Proc. Seminar on the Latin American World Model at IIASA. Laxenburg, Austria; 1974.

Theimann H. Report on Battele’s Activities to the Club of Rome. Tokyo, Battele, Geneva; 1973.

Verburg PH, Dearing JA, Dyke JG, Leeuw S, Seitzinger S, Steffen W, Syvitski J. Methods and approaches to modelling the Anthropocene. Global Environmental Change. 2016;(39):328-40.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v9i1.322

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"