Konkreettinen esimerkki ihmisen aiheuttamasta muutosnopeudesta – mikä on metsiemme tilanne?

Konkretiaa

Voimme käsitellä ihmisen toiminnan ja luonnon reaktion eroja, mallintaen esimerkiksi metsän kasvua ja tuhoa.

1. Ihmistoiminnan muutosnopeus

Oletetaan, että ihmistoiminta, kuten metsien hakkuu, tapahtuu nopeudella vH , joka kuvaa metsän pinta-alan vähenemistä ajan suhteen. Tämä voidaan kuvata seuraavalla yhtälöllä:

∂A(t) / ∂t = – vH

  • A(t) = metsän pinta-ala ajanhetkellä t
  • vH = ihmisen toiminnan nopeus (metsän tuhuoamisnopeus)

Tässä oletetaan, että vH on vakio, eli ihmisen toiminta etenee tasaisella nopeudella.

2. Luonnon reaktio

Luonnon reaktio metsien tuhoamiseen voidaan ajatella metsän uudelleen kasvuna, jota voidaan kuvata luonnollisella kasvunopeudella v1, joka riippuu esimerkiksi metsän nykyisestä pinta-alasta A(t). Luonnon kasvu voidaan esittää seuraavalla yhtälöllä, joka kuvaa luonnollista palautumisprosessia:

∂A(t) / ∂t = v1 (A)

Tässä v1 (A) on luonnon kasvunopeus, joka on yleensä verrannollinen metsien nykyiseen pinta-alaan, esim:

v1( A) = r A

Missä r on luonnon kasvuun liittyvä vakio. Tämä yhtälö kuvaa eksponentiaalista kasvua, eli mitä suurempi metsän pinta-ala on, sitä nopeammin se kasvaa. Mutta jos pinta-ala on pienentynyt merkittävästi, kasvu on hidasta.

3. Yhtälöiden vertaaminen

Koska ihmisen toiminta ja luonnon palautuminen tapahtuvat samanaikaisesti, voimme asettaa nämä kaksi yhtälöä vastakkain. Yhteinen malli voisi olla seuraava:

∂A(t) / ∂t = r A(t) – vH

Tässä luonnon kasvu rA(t) kilpailee ihmisen tuhoamisnopeuden vH :n kanssa. Jos ihmistoiminta on nopeampaa kuin luonnon kasvu, saamme tilanteen, jossa metsän pinta-ala pienenee ajan myötä. Toisin sanoen, jos vH > rA(t), metsää tuhoutuu nopeammin kuin se kasvaa takaisin.

Ratkaisu ja analyysi

Yhtälön ratkaisu riippuu alkuarvosta A(0), mutta oleellisesti tilanne voidaan tiivistää:

  • Lyhyellä aikavälillä: Kun metsän pinta-ala on vielä suuri, luonnon kasvu voi olla merkittävää, mutta ihmisen toiminnan nopeus voi silti olla suurempi, jos vH on riittävän suuri.
  • Pitkällä aikavälillä: Kun metsän pinta-ala pienenee, luonnon kasvu hidastuu (koska A(t) pienenee), mutta ihmisen toiminta jatkuu vakiona, mikä johtaa metsän täydelliseen tuhoon, ellei ihmistoiminta pysähdy.

4. Johtopäätös

Näiden yhtälöiden avulla voidaan osoittaa, että ihmisen toiminnan muutosnopeus (metsän tuhoaminen vakionopeudella vH) voi olla suurempi kuin luonnon kyky reagoida (metsän luonnollinen kasvu rA), erityisesti kun metsän pinta-ala pienenee ja kasvunopeus hidastuu. Näin ollen, metsän tuhoaminen voi edetä nopeammin kuin mihin luonto ehtii sopeutua ja palautua.

Kysymys siis kuuluu (tai tässä tapauksessa näkyy): mikä on metsiemme tila tällä hetkellä?

(ks. artikkelikuva)

Lähde:

https://yle.fi/a/74-20105267

HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(FMI)

el. vanh. tut. ava.tek.elektr. ins. fys.

Teoriat ja mielipiteet ovat omiani, ne eivät edusta instituutteja tai organisaatioita. Ajalla ei ole partikkelia (toistaiseksi) valolla on.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu