2023年4月22日是第54個世界地球日，主題是「眾生的地球」。地球是人類共同的家園，全球人口已達80億。那麼，地球承載人口的上限是多少呢？
早在2012年，學術期刊Journal of Sustainable Agriculture就發表過一篇社論，指出當時全世界的食物已經夠100億人口食用了。隨後的2015年，聯合國通過了題為《變革我們的世界：2030年可持續發展議程》的決議，裡面可持續發展的第二條目標指出，到2030年，要在全球範圍內消除飢餓，實現糧食安全，改善營養狀況和促進可持續農業。當時設立這個目標看起來可以輕鬆完成，不過聯合國糧農署2022年的報告卻指出，到2030年，全球飢餓人口將仍然有6.7億，占世界人口8%，跟2015年相比，不能說大幅減少，可以說基本沒變。那麼問題出在哪裡？地球究竟能承載多少人口？
首先，生產應該不是問題。隨著農業先進技術的廣泛應用，全球農作物產量大幅提高，如果僅考慮人均2000卡路里的日均攝入量，當前的糧食產量不但夠，還有富裕。美國環保署就指出，美國食品體系的最大問題就是浪費，30-40%的食品被生產出來後沒有被吃掉而是浪費掉了，而全球範圍每年會因為浪費損失13億噸食物。
不過，生產也可以是問題，因為不同食物營養價值與生產成本或經濟效益是不同的。如果全世界人天天吃滿漢全席，那食物一定還是短缺的。當前現代農業體系作物種類過於單一，人們60%的膳食能量供給僅來自於大米、玉米與小麥這三種作物，這導致了三分之一的人口存在某種程度的營養不良。如果我們把生產目標放到健康膳食，那麼現實世界中全球無力負擔健康膳食的人數接近31億，這個數字並不樂觀。
其次，環境污染與破壞也影響地球人口承載力。溫室氣體的排放會在多個層面影響地球人口承載力，日益頻繁和嚴重的極端氣候事件會提高農業生產的成本。同時氣候變化也會改變農作物的質量，例如哈佛大學的一項研究就指出當主要農作物暴露在2050年預測的大氣二氧化碳濃度下，會損失掉10%的鋅，5%的鐵與8%的蛋白質，這種營養成分的變化會最終影響到人們的營養攝入。此外，環境污染會影響可用來耕作的土地資源總量，也會通過慢性病等公共健康問題影響人口預期壽命的延長趨勢，這些都會最終影響到地球人口承載力。
最後，影響最大但經常被忽視的就是全球農業糧食體系的轉型。目前全球範圍內政府對糧食和農業的支持達到了6300億美元。發達國家對農業進行了大量補貼，再藉助先進技術，其生產成本其實更低，2020年全球平均健康膳食成本是3.54美元/人/天，高收入國家只有3.35美元/人/天。不過這種補貼更多側重於穀物生產，從提供熱量方面促進了糧食安全，不過在改善營養和健康上效果並不明顯，因此還是需要以更低成本提供人們可負擔的健康膳食。
不過，我們也可以從反方向思考這個問題，也就是我們的人口會不會達到承載力上限？今年年初的社會熱點討論話題就是去年我國人口已經出現了負增長。從全世界範圍看，目前沒有任何一個現代國家的人口生育率在跌破2.1後能升回來，也就是說，伴隨全球經濟發展，全球人口本身也有上限。目前學術界有很多種預測模型，最悲觀的認為這個上限甚至不會超過100億。很有可能出現的情況是在世界人口在達到承載力上限之前就出現停滯甚至衰退，這種情況其實比提高地球承載力上限更難處理。我們可能同時面對人口老齡化與少子化帶來的社會問題，如果人口衰退足夠快，技術又沒跟上，甚至會出現因為人力短缺、生產不足導致的現有地球承載力下降的問題。
目前全球範圍內解決人口下降只有兩個政策性辦法，或者提供更多的生育補貼與稅收優惠，或者吸收移民。最早出現人口下降問題的發達國家往往兩種方法都要用，才能勉強維持人口規模，甚至傳統反對移民的日本最近都放寬了移民條件，來應對國內勞動力短缺問題。另一個隱形的解決方法就是推動技術進步，用自動化機器取代人工，這樣至少能維護住目前的生產能力或承載力，保證當前人生活水平不下降。也許當生產力足夠發達後，現代化造成的社會壓力會減少，生育成本降低到一定程度後人口也會逐漸恢復。
總之，地球承載力取決於社會生產力水平、環境及政策，目前總承載力足夠但分配不夠平等，需要提高膳食健康的質量與利用效率，而人口變化本身也會對承載力產生影響。
本文為科普中國·星空計劃扶持作品
作者：於淼（美國傑克遜實驗室副計算機科學家）
審核：楊來勝（蘭州農科院 研究員）
出品：中國科協科普部
監製：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司