kologische Modellbildung

1. �kologische Modellbildung Biotische Aspekte Dies ist Teil I der im Sommersemester unter �Abiotische Aspekte� fortzusetzenden Veranstaltung. Es handelt sich um die Haus-Vorlesung von Prof. Hauhs, die ich hier vertretungsweise �bernehme. Sie ist f�r die Wahl des Hauptfaches �kologische Modellbildung obligatorisch.Dies ist Teil I der im Sommersemester unter �Abiotische Aspekte� fortzusetzenden Veranstaltung. Es handelt sich um die Haus-Vorlesung von Prof. Hauhs, die ich hier vertretungsweise �bernehme. Sie ist f�r die Wahl des Hauptfaches �kologische Modellbildung obligatorisch.

2. Modellbildung I: Biotische Aspekte  WS 2001/2002 � �berblick I Dieser Themenkatalog ist nur eine ungef�hre Auflistung. Insbesondere die Termine sind eher unverbindlich. Dieser Themenkatalog ist nur eine ungef�hre Auflistung. Insbesondere die Termine sind eher unverbindlich.

3. Fragestellung und Ziele Begriffe: �kologie und �kosystem Geschichte der �kologie Funktion der �kologischen Modellbildung: Als Methode der �kosystemforschung (Grundlagenaspekt) Zur Kommunikation von Wissen (Anwendungsaspekt) Metaphern und Leitbilder der �kologischen Modellbildung Aktuelle Anl�sse f�r Modelle Auswahl der Beispiele aus dem �Modellzoo�

4. Wichtige historische Zeitskalen �kosysteme: Entstehung: 109 Jahre (geologische Zeit) Nutzung: 104-105 Jahre (historische Zeit) Erforschung: 101-102 Jahre (Gegenwart)

5. Die Rolle von Modellen in verschiedenen Wissenschaften: Hier geht es zuerst um den Unterschied in der Abbildungsrichtung. Modelle k�nnen Mittel der Analyse (auf der Suche nach einer kompakten Erkl�rung) sein oder Ausdrucksmittel eines (rationalen) geplanten Eingriffs (z.B. als Teil einer Nutzungstechnologie. Modelle in Wissenschaft (�kologie) und im Management k�nnen dabei jeweils algorithmisch oder interaktiv sein Hier geht es zuerst um den Unterschied in der Abbildungsrichtung. Modelle k�nnen Mittel der Analyse (auf der Suche nach einer kompakten Erkl�rung) sein oder Ausdrucksmittel eines (rationalen) geplanten Eingriffs (z.B. als Teil einer Nutzungstechnologie. Modelle in Wissenschaft (�kologie) und im Management k�nnen dabei jeweils algorithmisch oder interaktiv sein

6. �kologie ist ... E. Haeckel (1869): ...die wissenschaftliche Studie der Interaktionen von Organismen und deren Umwelt. Shelford (1913): ...die Wissenschaft von den Lebensgemeinschaften. Krebs (1972): ...die W. von den Wechselwirkungen, welche die Verteilung und H�ufigkeit von Organismen bewirken. Poore (1974): ...ein anderes Wort f�r Naturgeschichte. Griechisch Oikos = Das Haus Logos: (Rede, Sprache, den Kosmos und Mensch beherrschendes Gesetz, Grundtatsache allen Lebens...) Oikos-Logos: die lokale Manifestation der Naturgesetze (nicht von den Griechen gepr�gt!) Nomos: das menschliche Gesetz, das positive Recht im Gegensatz zur absoluten Physis der Natur Die Umwelt wird relativ zu den Organismen definiert. im 20Jhd Wechsel zu h�heren Ebene, 1935 �kosystem, Aus Naturgeschichte hervorgegangen, aber hat es sie verlassen? Was ist Naturgeschichte?Griechisch Oikos = Das Haus Logos: (Rede, Sprache, den Kosmos und Mensch beherrschendes Gesetz, Grundtatsache allen Lebens...) Oikos-Logos: die lokale Manifestation der Naturgesetze (nicht von den Griechen gepr�gt!) Nomos: das menschliche Gesetz, das positive Recht im Gegensatz zur absoluten Physis der Natur Die Umwelt wird relativ zu den Organismen definiert. im 20Jhd Wechsel zu h�heren Ebene, 1935 �kosystem, Aus Naturgeschichte hervorgegangen, aber hat es sie verlassen? Was ist Naturgeschichte?

7. �kosystem (Tansley 1935) ...Diese �kosysteme, wie wir sie nennen k�nnen, sind von verschiedensten Arten und Gr�sse. Sie bilden eine Kategorie der vielf�ltigen physikalischen Systeme des Universums, die vom Universum als Ganzem bis hinunter zum Atom reichen. Erste Erw�hnung in der Literatur. Ziel: Physikalisierung des Begriffes der Lebensgemeinschaft: Raumausschnitt, abiotische Komponenten geh�ren dazu Damit war der Versuch verbunden, die �kologie enger an die Naturwissenschaften zu binden: Stoff- und Energiebilanzen ganzer �kosysteme (siehe die Arbeiten von Odum...) Heute stehen die �kosysteme der Hydrologen (Biogeochemiker), die eine klare r�umlich Abgrenzung (etwa zum Zweck der Bilanzierung, s.u.) erlauben den �kosystemen der Vegetations�kologen gegen�ber, die eine klare zeitliche Abgrenzung (etwa in Form von Sukzessionsstadien) erm�glichen. Erste Erw�hnung in der Literatur. Ziel: Physikalisierung des Begriffes der Lebensgemeinschaft: Raumausschnitt, abiotische Komponenten geh�ren dazu Damit war der Versuch verbunden, die �kologie enger an die Naturwissenschaften zu binden: Stoff- und Energiebilanzen ganzer �kosysteme (siehe die Arbeiten von Odum...) Heute stehen die �kosysteme der Hydrologen (Biogeochemiker), die eine klare r�umlich Abgrenzung (etwa zum Zweck der Bilanzierung, s.u.) erlauben den �kosystemen der Vegetations�kologen gegen�ber, die eine klare zeitliche Abgrenzung (etwa in Form von Sukzessionsstadien) erm�glichen.

8. "Hydrogeochemische" Definitionen von �kosystemen Wassereinzugsgebiete als prototypische �kosysteme: Managementskala getroffen Stoff-, Energie- und Informationsfl�sse messen pro: leichte Darstellbarkeit von Umwelt�nderungen pro: Operationelle r�umliche Abgrenzung contra: Statische Biologie contra: Anfangsbedingungen unklar

9. "Biologische" Definitionen von �kosystemen Bioz�nosen als �kosysteme: Fokus auf Artenzusammensetzung, Sukzession pro: traditionelles forstliches Versuchswesen pro: Anfangssituation leicht darstellbar contra: R�umliche Abgrenzung problematisch contra: Statische Umwelt vorausgesetzt

10. Attribute von �kosystemen

11. Integrations-Ebenen der �kologie Organismus Aut�kologie (z.B. Physiologie) Population Dem�kologie (z.B. Dichte, ...) Lebensgemeinschaft Syn�kologie (z.B. Nahrungsnetze) �kosystem �S-Forschung (z.B. Stoffbilanzen) �kotone (klimatische Abgrenzung, �edaphische� Bedingungen) Globale Systeme Warum sind Organismen besondere Objekte? Nur hier ist eine Unterscheidung in Genotyp und Ph�notyp notwendig, Nur hier spricht man von der Wechselwirkung mit der Umgebung. In anderen Wissenschaften dagegen studiert man physikalische Objekte, z.B. Planeten nicht in Wechselwirkung mit einer Umwelt, sondern nur unter der Einwirkung �usserer Kr�fte. Management Traditionen greifen bei den h�heren Ebenen: Umgang mit Hierarchiespr�ngen wichtig (Reduktionismus/Holismus Debatte in der �kologie) Warum sind Organismen besondere Objekte? Nur hier ist eine Unterscheidung in Genotyp und Ph�notyp notwendig, Nur hier spricht man von der Wechselwirkung mit der Umgebung. In anderen Wissenschaften dagegen studiert man physikalische Objekte, z.B. Planeten nicht in Wechselwirkung mit einer Umwelt, sondern nur unter der Einwirkung �usserer Kr�fte. Management Traditionen greifen bei den h�heren Ebenen: Umgang mit Hierarchiespr�ngen wichtig (Reduktionismus/Holismus Debatte in der �kologie)

12. Geschichte �kologischer Probleme Unerwartete Nebeneffekte von neuen Technologien (global, verz�gert) Endlichkeit von Ressourcen Neue Ziele der �kosystemnutzung Aufhebung von Sektorgrenzen zwischen emanzipativen und explorativen Technologien Die Bewahrungsidee (z.B. der �kologiebewegung) ist heute neben die Fortschrittsidee getreten. Der traditionelle Fortschrittsbegriff (der Aufkl�rung) ist nur vor einem invarianten Bezugssystem zu definieren, z.B. eine nachhaltige, stabile Befriedigung der biologischen Abh�ngigkeiten einer Zivilisation. Von Anfang an tritt in der Geschichte Europas der Entfremdungsdiskurs neben den Fortschrittsdiskurs. Die aktuellen Umweltprobleme formulieren die Frage der Stabilit�t von Natur und der Nutzung von Natur neu. Was fr�her (naiv) als automatisch gegeben unterstellt wurde, erscheint heute als Resultat eines planvollen Eingriffes. Die technischen Standards dieser Eingriffe (z.B. zur Erzielung von Nutzungszielen in der Land-, Forstwirtschaft und im Naturschutz m�ssen jeweils an die aktuellen Umweltbedingungen angepasst werden. Modelle haben bei dieser Anpassung eine wichtige Funktion. Frage: wird in Zukunft die analytische (Suche nach wissenschaftlicher Erkl�rung) oder die gestalterische/kommunikative Rolle von Modellen �berwiegen? Heute erscheint jede Ver�nderung an einem biologischem Potenzial als angstbesetzt. Abstrakte Probleme wie Artensterben in den Tropen f�hren zu einhelligen ethischen Urteilen. Auf welchen Modellen beruht diese Bewertung? Wie beurteilen wir Wirkungen von Ver�nderungen? Beispiel: Die Zertifizierung in der Forstwirtschaft, die urspr�nglich eingef�hrt wurde zur Kontrolle tropischer Nutzungen, die als nicht nachhaltig galten. Heute wird dieses Verfahren auf die europ�ische Forstwirtschaft angewendet und dient der Konfliktl�sung zwischen (traditionellen) forstlichen und natursch�tzerischen Zielen. Modelle sind Teil dieser Verfahren, wie zuverl�ssig sind sie?Die Bewahrungsidee (z.B. der �kologiebewegung) ist heute neben die Fortschrittsidee getreten. Der traditionelle Fortschrittsbegriff (der Aufkl�rung) ist nur vor einem invarianten Bezugssystem zu definieren, z.B. eine nachhaltige, stabile Befriedigung der biologischen Abh�ngigkeiten einer Zivilisation. Von Anfang an tritt in der Geschichte Europas der Entfremdungsdiskurs neben den Fortschrittsdiskurs. Die aktuellen Umweltprobleme formulieren die Frage der Stabilit�t von Natur und der Nutzung von Natur neu. Was fr�her (naiv) als automatisch gegeben unterstellt wurde, erscheint heute als Resultat eines planvollen Eingriffes. Die technischen Standards dieser Eingriffe (z.B. zur Erzielung von Nutzungszielen in der Land-, Forstwirtschaft und im Naturschutz m�ssen jeweils an die aktuellen Umweltbedingungen angepasst werden. Modelle haben bei dieser Anpassung eine wichtige Funktion. Frage: wird in Zukunft die analytische (Suche nach wissenschaftlicher Erkl�rung) oder die gestalterische/kommunikative Rolle von Modellen �berwiegen? Heute erscheint jede Ver�nderung an einem biologischem Potenzial als angstbesetzt. Abstrakte Probleme wie Artensterben in den Tropen f�hren zu einhelligen ethischen Urteilen. Auf welchen Modellen beruht diese Bewertung? Wie beurteilen wir Wirkungen von Ver�nderungen? Beispiel: Die Zertifizierung in der Forstwirtschaft, die urspr�nglich eingef�hrt wurde zur Kontrolle tropischer Nutzungen, die als nicht nachhaltig galten. Heute wird dieses Verfahren auf die europ�ische Forstwirtschaft angewendet und dient der Konfliktl�sung zwischen (traditionellen) forstlichen und natursch�tzerischen Zielen. Modelle sind Teil dieser Verfahren, wie zuverl�ssig sind sie?

13. �kologie: eine normative Wissenschaft? �kologie als Naturwissenschaft wertfrei, objektive, aussenstehende Beobachter wissenschaftskritische Teile (ganzheitlich) Naturgeschichte, keine harte Naturwissenschaft �kologie als Politikfeld Nachhaltige Nutzung, R�ckkehr zur nat�rlichen Umwelt und Lebensweise, �Heilslehre�, ... Umwelt-Technik, Wachstumsmarkt f�r Umweltschutz Bei der Physik wurde im Laufe der Zeit klarer, worum es sich handelt und was typische Gegenst�nde sind (Begriff der Wissenschaft kl�rt sich) Wie kommt es, dass der Name einer Wissenschaft normativ verwendet wird? (es gibt keine Werbung f�r �physikalische� Computer, wohl aber f�r ��kologische� Tomaten) Bei der �kologie ist dieser Kl�rungsprozess etwas schleppend (was sind �berhaupt �kologische Tomaten?) Was ist eine �nat�rliche� Umgebung f�r einen Organismus? Kann das �ber den Genotyp als Referenzsystem definiert werden? Bei der Z�chtung wird aber gerade dieser Genotyp ver�ndert... Nat�rliches �kosystem in dem nat�rliche Tomaten vorkommen? Zu jedem historisch gegebenen Organismus gibt es eine Umgebung in der er sein Wachstum maximiert, seine Nachkommen maximiert etc. Normen werden vom Menschen eingef�hrt: wie sicher ist die Nutzung, wie nachhaltig ist die Produktion (alles das schwingt mit)? Man meint, es k�nnte nicht nachhaltig sein (was ist das schon wieder?). Bei der Physik wurde im Laufe der Zeit klarer, worum es sich handelt und was typische Gegenst�nde sind (Begriff der Wissenschaft kl�rt sich) Wie kommt es, dass der Name einer Wissenschaft normativ verwendet wird? (es gibt keine Werbung f�r �physikalische� Computer, wohl aber f�r ��kologische� Tomaten) Bei der �kologie ist dieser Kl�rungsprozess etwas schleppend (was sind �berhaupt �kologische Tomaten?) Was ist eine �nat�rliche� Umgebung f�r einen Organismus? Kann das �ber den Genotyp als Referenzsystem definiert werden? Bei der Z�chtung wird aber gerade dieser Genotyp ver�ndert... Nat�rliches �kosystem in dem nat�rliche Tomaten vorkommen? Zu jedem historisch gegebenen Organismus gibt es eine Umgebung in der er sein Wachstum maximiert, seine Nachkommen maximiert etc. Normen werden vom Menschen eingef�hrt: wie sicher ist die Nutzung, wie nachhaltig ist die Produktion (alles das schwingt mit)? Man meint, es k�nnte nicht nachhaltig sein (was ist das schon wieder?).

14. Entstehungsgeschichten Naturgeschichte des Lebens, des Menschen Technik-Geschichte: emanzipative Techniken (der Naturnutzung) explorative Techniken (moderne Technik) Geschichte moderner Naturwissenschaften �Lerngeschichte� des Individuums Was konnten wir wann (welches Interesse hat sich zuerst entwickelt) Hypothese: was wir k�nnen, h�ngt entscheidend davon ab, dass wir es wissen und lernen (=weitergeben) k�nnen. Auch in den Hypothesen zur Evolutionsgeschichte des Menschen spielt die Lernf�higkeit von Kultur (die Weitergabem�glichkeiten erlernter Kompetenzen eine gro�e (zunehmende?) Rolle. Lernen ist konstitutiv f�r Menschheitsgeschichte sowohl aus der Sicht der Kulturwissenschaftler als auch aus der Sicht der Naturwissenschaftler Moderne NW erst relativ sp�t, das meiste davon, was wir im Umgang mit der Natur k�nnen, stammt aus anderen Quellen (interessensbedingt). Was die Gattung Mensch im Laufe ihrer Kulturgeschichte gelernt hat, muss ein Individuum im Laufe seiner Ausbildung lernen k�nnen, Es kommt also offenbar extrem stark auf die Rahmenbedingungen an: Z.B. ob man etwas als erstes herausfinden muss (die spezielle Relativit�tstheorie ist mit Abitur Mathematik verst�ndlich). Modelle sind auch ein modernes Instrument der Wissensvermittlung Also bei �kologischer Modellbildung: Geschichte der �kolog. Probleme/techniken der Ressourcennutzung und Wissenvermittlung parallel erz�hlen (suggestiv, spekulativ) keine Kausalit�t, nur Auff�lligkeit...(notwendige Bedingungen, Voraussetzungen)Was konnten wir wann (welches Interesse hat sich zuerst entwickelt) Hypothese: was wir k�nnen, h�ngt entscheidend davon ab, dass wir es wissen und lernen (=weitergeben) k�nnen. Auch in den Hypothesen zur Evolutionsgeschichte des Menschen spielt die Lernf�higkeit von Kultur (die Weitergabem�glichkeiten erlernter Kompetenzen eine gro�e (zunehmende?) Rolle. Lernen ist konstitutiv f�r Menschheitsgeschichte sowohl aus der Sicht der Kulturwissenschaftler als auch aus der Sicht der Naturwissenschaftler Moderne NW erst relativ sp�t, das meiste davon, was wir im Umgang mit der Natur k�nnen, stammt aus anderen Quellen (interessensbedingt). Was die Gattung Mensch im Laufe ihrer Kulturgeschichte gelernt hat, muss ein Individuum im Laufe seiner Ausbildung lernen k�nnen, Es kommt also offenbar extrem stark auf die Rahmenbedingungen an: Z.B. ob man etwas als erstes herausfinden muss (die spezielle Relativit�tstheorie ist mit Abitur Mathematik verst�ndlich). Modelle sind auch ein modernes Instrument der Wissensvermittlung Also bei �kologischer Modellbildung: Geschichte der �kolog. Probleme/techniken der Ressourcennutzung und Wissenvermittlung parallel erz�hlen (suggestiv, spekulativ) keine Kausalit�t, nur Auff�lligkeit...(notwendige Bedingungen, Voraussetzungen)