¿Cuántas personas caben por kilómetro cuadrado en una ciudad autosuficiente, protegida por una barrera mágica?

La ciudad de Sanctury ha estado frenando el apocalipsis volcánico durante 174 años y ha crecido a 60.000 personas. La pregunta es, si todo lo necesario para la vida se cultiva dentro de la ciudad, ¿cuántas personas caben por milla cuadrada?

El nivel de tecnología es industrial temprano, el apocalipsis ocurre alrededor de 1850, con una mezcla de magia y tecnología.

La pólvora existe, pero una ballesta aún se considera más efectiva.

Hay un monorraíl que funciona según los principios de la energía de vapor, pero se controla de forma remota mediante magia.

La ceniza volcánica y el ladrillo extraído sirven como un agregado, lo que permite una construcción muy fuerte y edificios altos.

¿Cuán densamente tendría que vivir la gente para que la ciudad creciera todo lo que necesita?

Teniendo en cuenta que durante los últimos 174 años, la gente ha tenido poco que hacer más que preocuparse por la comida y podría descubrir algunas técnicas agrícolas avanzadas mucho antes de que lo hicieran de otra manera.

En un clima templado con tierra cultivable decente una hectárea puede alimentar a unas 4 o 5 personas; eso hace de 400 a 500 personas por kilómetro cuadrado, o de 1000 a 1250 personas por milla cuadrada. Para 60000 personas se necesitan de 100 a 150 kilómetros cuadrados o de 40 a 60 millas cuadradas. Esa es tierra agrícola; la ciudad real es extra. Tu gente también puede querer tener algunas tierras de pastoreo (para criar ganado para obtener cuero, pegamento, etc.), algunas tierras boscosas (para obtener madera para la construcción), algunas canteras (para obtener piedra), etc.
Podría considerar abandonar la solución mágica para esta pregunta. La magia puede hacer cualquier cosa, como meter a 60.000 personas en un cuadrado de un cuarto de milla con una torre mágicamente alta y espacio de sobra en la propiedad para un arbusto. Si elimina el requisito de magia, estamos limitados por las alturas de los edificios de la época. Y elija un año, "industrial temprano" abarca edificios de 6 a 30 pisos. De lo contrario, la pregunta puede considerarse demasiado amplia.
Gracias, esta es una buena respuesta, ¿por qué no la conviertes en una respuesta?
Debido a que esto se canceló en un minuto, no tengo tiempo para buscar referencias. Nótese que la respuesta se refiere a la agricultura tradicional, sin fertilizantes artificiales ni equipo motorizado. Con la tecnología moderna, puede extraer al menos dos o tres veces más calorías de la misma área.
@ AlexP: Quizás esté viendo el mejor de los casos allí, ya que la tecnología moderna probablemente agotará el suelo en un siglo más o menos. ¿Y cómo van a producir tecnología moderna 60 000 personas? En pocas palabras: sin magia o tecnología suficientemente avanzada que sintetice alimentos, una ciudad no puede ser autosuficiente. Un área que está lo suficientemente escasamente poblada como para producir alimentos para todos los que viven allí tiene que ser rural.
@jamesqf La tecnología agrícola moderna en realidad es menos dañina para el suelo que la tecnología del siglo XIX. Por ejemplo, la siembra profunda perturba muy poco el suelo en comparación con el arado, y el rastrojo agrega materia orgánica al suelo, en contraste con la quema que los elimina.
@pojo-guy: 1) Entonces, ¿qué porcentaje de la agricultura utiliza estas técnicas modernas? 2) Menos dañino que las técnicas del siglo XIX no significa que no dañe. 3) Ninguno de los dos cambia el resultado final. La producción de alimentos está limitada (límite superior) por el área de superficie * la insolación * la eficiencia de la fotosíntesis. 1 vatio-hora = 0,86 calorías de alimentos. La insolación suele ser de 750 w/m^2, durante unas generosas 12 horas al día. Wikipedia le da a la fotosíntesis una eficiencia de 3-6%, por lo que un máximo de ~460 calorías/m^2. Pero gran parte de eso es materia vegetal no digerible: raíces, tallos, celulosa, etc.
@jamessqf La agricultura moderna logra una densidad mucho mayor y mejores rendimientos que los del siglo XIX y anteriores (aproximadamente 6 veces más calorías por acre). Ver mathscinotes.com/2017/01/…
@pojo-guy: (Continuación) Wikipedia (nuevamente) da ~ 0.25% a 0.5% de la luz solar convertida en alimento utilizable, por lo que alrededor de 40 calorías utilizables por m ^ 2 por día. Entonces, a menos que mi aritmética mental haya dejado caer un punto decimal en alguna parte, en las condiciones más optimistas, necesita alrededor de 50-100 m ^ 2 de área de cultivo por persona.
@ pojo-guy: ¿Alguna vez has oído hablar de la conservación de la energía? No importa cuán modernas sean sus técnicas agrícolas, no puede obtener más calorías de los alimentos de las que tiene las calorías solares. Y si también ha oído hablar de la termodinámica, sabrá que en realidad obtendrá menos.
@jamesqf a los efectos de la alimentación, solo puede contar las porciones comestibles de las plantas. 3-4 acres por persona es más realista, sin espacio para contingencias. Usando tecnologías anteriores a 1940, está hablando de 15 acres por adulto
@jamesqf La agricultura moderna en los EE. UU. se basa en la recuperación de los métodos nocivos del siglo XIX que agotaron los suelos y llevaron a los años del polvorín y la hambruna generalizada. Una granja moderna bien gestionada mejora las condiciones del suelo año tras año, dentro de los límites de lo que los agricultores saben comprobar. Eso no significa que todavía no haya desafíos serios. Por ejemplo, los agricultores que dependen del agua subterránea para el riego están descubriendo que la salinidad de sus pozos está dañando su suelo con el tiempo y tienen que averiguar cómo desalinizar el suelo.

Respuestas (2)

De una cadena de comentarios que se hizo demasiado larga y debería haber sido una respuesta (gracias @jamesqf por la conversación):

Usando prácticas agrícolas industriales sostenibles del siglo XXI, necesitará 4 acres de tierra por persona para alimentar a las personas. Si se utiliza agua superficial dulce para el riego, las granjas deberían seguir siendo productivas durante mucho tiempo.

Dado que la agricultura industrial moderna se basa en la recuperación de las malas prácticas del siglo XIX que condujeron a los años polvorientos y la hambruna generalizada, se deduce que la adherencia a las prácticas mejora los suelos año tras año dentro de los parámetros de los indicadores que el agricultor conoce. comprobar y gestionar.

La advertencia de "lo que el agricultor sabe controlar y manejar" es crucial. Por ejemplo, uno de los desafíos que enfrentan las granjas que dependen del agua de pozo para el riego son las pequeñas cantidades de sal en el agua de pozo que se acumulan en el suelo con el tiempo y envenenan la tierra. La agricultura del siglo XXI está luchando ahora con la cuestión de cómo desalinizar económicamente el suelo a escala.

Si se siguen las prácticas anteriores a 1940, puede esperar necesitar 15 acres de tierra por persona, con la advertencia de que los suelos se agotarán dentro de 150 años +/-, y la ciudad se verá obligada a adquirir más tierra o desarrollar la agricultura. prácticas análogas a la agricultura industrial del siglo XX.

Esto permite no amortiguar las contingencias (enfermedades, plagas, accidentes).

Mi ciudad es el hogar de unas 50.000 personas y cubre 31,67 millas cuadradas. No está increíblemente densamente poblado, pero si estuviera más densamente poblado, no me gustaría vivir aquí.

Entonces, utilizando la agricultura industrial al nivel del siglo XXI, una ciudad marginalmente autosuficiente de 60,000 personas requerirá 375 millas cuadradas (un cuadrado de 19.4 millas por lado) de tierras de cultivo más 32 millas cuadradas de espacio para vivir y trabajar. 407 millas cuadradas

Utilizando las prácticas agrícolas del siglo XIX, una ciudad marginalmente autosuficiente de 60,000 personas requerirá 1406 millas cuadradas de tierras de cultivo más 32 millas cuadradas de espacio para vivir y trabajar. 1438 millas cuadradas

Tenga en cuenta que esto es marginalmente sostenible: un año de mala cosecha acabaría con su ciudad, por lo que querrá duplicar esto y tener otros planes para la contingencia.

Buena respuesta basada en una agricultura realista y un punto importante sobre los años malos, que pueden ser más comunes debido al cultivo intensivo de un espacio pequeño. (¿Corea del Norte como ejemplo?) Pero para la gente que dirá "Oh, pero usaremos hidroponía/aeroponía/agricultura vertical/lo que sea", todavía existe ese límite superior estricto en el que no puedes producir más calorías de alimentos que Tienes vatios solares entrando.
Realice el recorrido "detrás de las semillas" en epcot en Disney World. Los curadores del invernadero pueden informarle sobre todos los problemas con la hidroponía y la aeroponía, ya que abastecen a los restaurantes de Disney en el lugar.
Por experiencia, la cantidad estimada de acres por persona para mantener alimentados parece más alta de lo necesario. Hay muchas familias enteras que cultivan una gran parte de su propia comida, y conozco personalmente a algunas que cultivan más del 50% de lo que comen, en mucho menos tierra que eso. También he trabajado personalmente en la horticultura. No sé cuál es el requisito de tierra para mantener a una persona, pero sé que son menos de 4 acres. Y eso es usar prácticas anteriores a 1940 .
No olvide que las tierras de cultivo incluyen productos animales: leche, carne de res, cerdo, pollo. Antes de 1940, no era raro que los productos cárnicos se obtuvieran principalmente de la caza. Hoy en día, la caza está relativamente restringida en comparación con la década de 1940 (o incluso la década de 1970).
@pojo-guy Tienes razón, no estaba pensando en las vacas. Aún así, consulte la respuesta en worldbuilding.stackexchange.com/a/42712 Mi hermana se dedica a la comida y a los pollos, toda su propiedad (en su mayoría sin usar) es de un acre y medio; Creo que proporcionan alrededor de una cuarta parte de su dieta durante la estación cálida (alrededor de 1/3 del año) para 6 personas, y fácilmente podrían expandir el jardín varias veces su tamaño. Y también regalan parte de su comida. Es tan molesto que nadie tenga una buena estimación del área de tierra para mantener a una persona; las estimaciones están por todas partes, aunque comprensiblemente.
Las estimaciones están por todas partes porque hay mucha variación en la fertilidad de la tierra y el clima. Esa estimación podría ser demasiado generosa en un área fértil como el sur de Arkansas, pero completamente irrazonable en el norte de Arizona. Estos son los promedios nacionales de los EE. UU.

Lo que usted describe suena bastante diferente de los tradicionales pueblos rurales autosuficientes, y claramente no coincide con nuestras modernas ciudades estrechamente interdependientes. Es posible que pueda extraer contenido del concepto de la arcología .

La arcología, un acrónimo de "arquitectura" y "ecología", es un campo de creación de principios de diseño arquitectónico para hábitats humanos muy densamente poblados y ecológicamente de bajo impacto.

El concepto ha sido principalmente popularizado, y el término mismo acuñado, por el arquitecto Paolo Soleri. También aparece en la ciencia ficción. Autores como Peter Hamilton en Neutronium Alchemist o Paolo Bacigalupi en The Water Knife utilizan arcologías explícitamente como parte de sus escenarios. Las arcologías a menudo se representan en la ciencia ficción como autónomas o económicamente autosuficientes.

Paolo Soleri tiene un hermoso libro lleno de sus ciudades visionarias. No se ha producido ninguno, por supuesto. Era mucho más un visionario que un arquitecto real, pero analizó la densidad de sus ciudades. En términos generales, llegan a 300-350 personas por acre. Eso es 192.000 a 224.000 personas por milla cuadrada. Por supuesto, profundizó en la creación de ciudades tridimensionales, así que tendrás que tener eso en cuenta. Sin embargo, su objetivo generalmente era tratar de ser autosuficiente, por lo que con sus diseños asumo que hay suficiente espacio para la comida en una ciudad así.

Ciertamente tomaría eso como un límite superior, pero usando la tecnología de 1950, Soleri pensó que era alcanzable.

OP pregunta específicamente con preocupaciones sobre la comida para todas estas personas. Técnicamente, podrían caber más de 300 personas por acre si descontamos la comida. Podrías albergar miles en ese espacio si vas vertical, millones por milla cuadrada. Pero no puedes alimentar ni siquiera a 100 personas con 1 acre. Como no se está refiriendo a la comida, su respuesta es correcta. Pero OP dice: "La pregunta es, si todo lo necesario para la vida se cultiva dentro de la ciudad, ¿cuántas personas caben por milla cuadrada?" y reitera al final diciendo "¿Cuán densamente tendría que vivir la gente para que la ciudad creciera todo lo que necesita?"
¿Cuántas personas caben por kilómetro cuadrado en una ciudad autosuficiente, protegida por una barrera mágica?
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