Les humains sont le grand mammifère le plus peuplé sur Terre aujourd'hui, et probablement dans toute l'histoire géologique. En cette Journée mondiale de la population, les humains sont au nombre de 7,5 à 7,6 milliards d'individus.

La Terre peut-elle supporter indéfiniment autant de personnes ? Que se passera-t-il si nous ne faisons rien pour gérer la croissance future de la population et l'utilisation totale des ressources ? Ces questions complexes sont écologiques, politique, éthique – et urgent. Les mathématiques simples montrent pourquoi, faire la lumière sur l'empreinte écologique de notre espèce.

Les mathématiques de la croissance démographique

Dans un environnement aux ressources naturelles illimitées, la taille de la population croît de façon exponentielle. Une caractéristique de la croissance exponentielle est le temps qu'une population met pour doubler de taille.

La croissance exponentielle a tendance à démarrer lentement, se faufiler avant de monter en ballon en quelques doubles.

Pour illustrer, supposons que Jeff Bezos ait accepté de vous donner un centime le 1er janvier. 2019, deux centimes le 1er février quatre le 1er mars et ainsi de suite, avec le paiement doublant chaque mois. Combien de temps sa fortune de 100 milliards de dollars maintiendrait-elle le contrat ? Prenez un moment pour réfléchir et deviner.

Après une année, ou 12 versements, vos reçus de contrat totaux s'élèvent à 40,95 $ US, l'équivalent d'une soirée au cinéma. Après deux ans, 167 $, 772.15 – substantiel, mais dérisoire pour un milliardaire. Après trois ans, 687 $, 194, 767.35, ou environ une semaine du revenu 2017 de Bezos.

Le 43e versement, le 1er juillet 2022, un peu moins de 88 milliards de dollars et égal à tous les paiements précédents ensemble (plus un centime), fait sauter la banque.

Croissance démographique réelle

Pour les populations réelles, le temps de doublement n'est pas constant. Les humains ont atteint 1 milliard vers 1800, un temps de doublement d'environ 300 ans; 2 milliards en 1927, un temps de doublement de 127 ans; et 4 milliards en 1974, un temps de doublement de 47 ans.

D'autre part, les chiffres mondiaux devraient atteindre 8 milliards vers 2023, un temps de doublement de 49 ans, et sauf imprévu, devrait se stabiliser autour de 10 à 12 milliards d'ici 2100.

Cette stabilisation anticipée signale une dure réalité biologique :la population humaine est réduite par la capacité de charge de la Terre, la population à laquelle la mort prématurée par famine et maladie équilibre le taux de natalité.

Implications écologiques

Les humains consomment et polluent les ressources – aquifères et calottes glaciaires, terre fertile, les forêts, pêcheries et océans – accumulés au cours des temps géologiques, dizaines de milliers d'années ou plus.

Les pays riches consomment sans commune mesure avec leur population. Par analogie fiscale, nous vivons comme si le solde de notre compte d'épargne était un revenu régulier.

Selon le Worldwatch Institute, un groupe de réflexion environnemental, la Terre dispose de 1,9 hectares de terres par personne pour la culture d'aliments et de textiles pour l'habillement, l'approvisionnement en bois et l'absorption des déchets. L'Américain moyen utilise environ 9,7 hectares.

Ces données à elles seules suggèrent que la Terre peut supporter au plus un cinquième de la population actuelle, 1,5 milliard de personnes, à un niveau de vie américain.

L'eau est vitale. Biologiquement, un humain adulte a besoin de moins de 1 gallon d'eau par jour. En 2010, les États-Unis ont utilisé 355 milliards de gallons d'eau douce, plus de 1, 000 gallons (4, 000 litres) par personne et par jour. La moitié a été utilisée pour produire de l'électricité, un tiers pour l'irrigation, et environ un dixième pour un usage domestique :toilettes à chasse d'eau, laver les vêtements et la vaisselle, et arroser les pelouses.

Si 7,5 milliards de personnes consommaient de l'eau au niveau américain, l'utilisation mondiale serait supérieure à 10, 000 kilomètres cubes par an. L'offre mondiale totale - lacs et rivières d'eau douce - est d'environ 91, 000 kilomètres cubes.

Les chiffres de l'Organisation mondiale de la santé montrent que 2,1 milliards de personnes n'ont pas facilement accès à l'eau potable, et 4,5 milliards manquent d'assainissement géré. Même dans les pays industrialisés, les sources d'eau peuvent être contaminées par des agents pathogènes, ruissellement d'engrais et d'insecticides, métaux lourds et effluents de fracturation.

Liberté de choisir

Bien que l'avenir détaillé de l'espèce humaine soit impossible à prédire, les faits de base sont certains. L'eau et la nourriture sont des nécessités humaines immédiates. Le doublement de la production alimentaire retarderait de quelques décennies au maximum les problèmes des taux de natalité actuels. La Terre ne supporte les niveaux de vie industrialisés que parce que nous puisons dans le "compte d'épargne" des ressources non renouvelables, y compris la terre végétale fertile, eau potable, les forêts, la pêche et le pétrole.

La volonté de se reproduire fait partie des désirs les plus forts, tant pour les couples que pour les sociétés. Comment les humains vont-ils refaçonner l'une de nos attentes les plus chères - "Soyez fructueux et multipliez-vous" - en l'espace d'une génération ? Que se passera-t-il si les taux de natalité actuels continuent?

La population reste constante lorsque les couples ont environ deux enfants qui survivent jusqu'à l'âge de procréer. Dans certaines parties du monde en développement aujourd'hui, les couples ont en moyenne trois à six enfants.

Nous ne pouvons pas souhaiter l'existence de ressources naturelles. Des couples, cependant, avoir la liberté de choisir le nombre d'enfants à avoir. Améliorations des droits des femmes, l'éducation et l'autodétermination conduisent généralement à des taux de natalité plus faibles.

En tant que mathématicien, Je pense que la réduction substantielle des taux de natalité est notre meilleure perspective d'élever le niveau de vie dans le monde. En tant que citoyen, Je crois que pousser le comportement humain, en encourageant les petites familles, est notre espoir le plus humain.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.