Albrecht

Informationsnutzung und Vernetzung als durchgängiges Prinzip
der Evolution und die Notwendigkeit der verstärkten Kooperation
für wachsende Systeme bei Annäherung an ihre
Wachstumsgrenzen
Karl – Friedrich Albrecht
Dozent für Umweltsystemanalyse
Institut für Allgemeine Ökologie und Umweltschutz
Fachrichtung Forstwissenschaften
1. Vorbemerkung zur Informationsnutzung
2. Umweltsystemanalyse  Wachstum  Informationsnutzung
2.1 Definitionen: System, Umweltsystemanalyse, Wachstum,
Wachstumsindikator, Tragfähigkeitsgrenze
2.2 3 Hauptwachstumstypen als Ursache von Umweltproblemen
2.3 Interpretation und Einteilung von Wachstumsprozessen 2.3.1
Herkunft von κ, λ
2.3.2 Die Klassifikationsregel für Wachstumsprozesse von W. Mende
(Beispiele: Hähnchen, Fichten, Weltbevölkerung.)
2.3.3 Die κ<λ- Regel von der größeren Kooperation während der
Bremsphase des Wachstums
2.3.4 Die Zuordnung von λ-Werten zu den Wachstumstypen.
2.3.5 Die Notwendigkeit der verstärkten auf Informationsnutzung
basierenden Kooperation für nach dem Typ 3 wachsende
Systeme bei Annäherung an ihre W.-grenzen
3. Konsequenzen der höheren notwendigen Kooperation der
Systemteile für Wirtschaftssysteme während der Bremshase
3.1 Wachstum von Wirtschaftssysteme mit Stromverbrauch als
Wachstumsindikator (Eglo, Stromverbr. USA, UdSSR, BRD)
3.2 Voraussetzungen und Anzeichen für eine höhere Kooperation
während der ca. 1970 beginnenden Bremsphase:
stärkere Wechselwirkungen zwischen den Teilsystemen
stärkere Informationsflüsse
höhere Transparenz
Konsens über die Orientierung
Reglementierungen (für optimale Freiheiten)
Koordinierungen, Planungen, Abstimmungen
3.3 Unterschiede zwischen Beschleunigungsphase u. Bremsphase
Konsequenzen (Vereinigung, Auswirkung von Desinformation ...)
((Aus Zeitgründen konnte ich nur den Teil des Vortrags für das
Internet vorbereiten, für den ich schnell greifbare Unterlagen
hatte. Sollte jemand interessiert sein, sich eingehender mit der
Problematik zu befassen kann er gern bei mir meine Folien und
weitergehende Literatur einsehen.
K.F. Albrecht , Tel 0351 463 31309;
[email protected] ))
Informationsnutzung und Vernetzung als durchgängiges Prinzip der
Evolution und die Notwendigkeit der verstärkten Kooperation für
wachsende Systeme bei Annäherung an ihre Wachstumsgrenzen
Vorbemerkung: Informationsnutung gibt es seit Leben existiert. Sie hat mit
Entwicklung der Biosphäre quantitativ und qualitativ zugenommen.
Informationsnutzung hilft beim Sparen von Ressourcenverbrauch (Fisch). Daher
wird Informationsnutzung besonders wichtig, wenn Ressourcen knapp werden.
F01: Ebeling Kosm. Evolution (s. folgende Seite)
Ohne Leben – keine Informationsnutzung; früher nur Informationsaustausch
zwischen biologischen Systemen (Zellen, Organen, Individuen, Gemeinschaften
{Jagdgemeinschaften}) neuerdings Informationsnutzung zwischen menschlichen
und u. technischen Systemen (z.B. Fernsteuerung)
Auch Entwicklung der Technosphäre war mit verstärkter Informationsnutzung
verbunden. Prof. Haas
Informationsübertragung und Nutzung bedarf gemeinsamer abgestimmter Basis
„getragenes“, z.B. Geheimcode, Puschkinmuseum
Effektive Informationsübertragung bei Säugetieren?: Spielen ergänzt
Informationsübertragung auf nächste Generation
Problematisch bei schnellem Wechsel der Umweltsituation heute treffen junge
Menschen im Vergleich zu Ihren Eltern stark veränderte Situation an
Verunsicherung  ein Grund für Zunahme von Scheidungen
Wie bin ich als Dozent für Umweltsystemanalyse und ehem. Physiker auf
die prinzipielle Wichtigkeit der Informationsnutzung gestoßen?
Durch Beschäftigung mit Wachstumsprozessen in Systemen.
Wachstum tritt prinzipiell in Systemen auf. Daher zunächst Definition von
System, Umweltsystemanalyse, Wachstum:
DEFINITIONEN
System:
Ein System besteht aus zusammengehörigen Elementen und der
Systemgrenze. Im allgemeinen haben Systeme eine Funktion mit der
die Identität des Systems eng verknüpft ist. Die Eigenschaften eines
Systems werden wesentlich bestimmt durch die Eigenschaften seiner
Elemente und insbesondere durch die Wechselwirkungen dieser
Systemelemente untereinander sowie durch die Wechselwirkungen
des Systems mit seiner Umwelt.
Beispiel: Mensch, Wirtschaftssystem eines Landes…
Umweltsystemanalyse:
Umweltsystemanalyse untersucht mittels systemanalytischer
Methoden die Wechselwirkung zwischen einem belebten System,
bevorzugt unter Einschluss des Menschen, und dessen Umwelt.
Dazu gehört auch die Untersuchung der Struktur und des Zustandes
des belebten Systems sowie des Zustandes seiner Umwelt
einschließlich der Untersuchung der zeitlichen Veränderung von
System und Umwelt. Diese zeitlichen Veränderungen kommen insbesondere
durch die verschiedensten Wechselwirkungen zustande.
Das Ziel der Umweltsystemanalyse ist ein besseres Verständnis der
realen Existenz und Entwicklungsmöglichkeiten von Systemen als
Voraussetzung für die Realisierung der bestmöglichen Varianten.
Bei der Umweltsystemanalyse spielt die Betrachtung der
Wechselwirkungen mit der Umwelt eine ganz entscheidende Rolle.
Beispiel für Umweltwechselwirkungen: Essen, Wärmeabgabe;
Außenhandel; Müllabfur...
Wegen II. Hauptsatz der Thermodynamik 
Notwendige Wechselwirkungen Ordnungsstruktur erhaltender Systeme:
1. Entropieexport (z.B. mittels Müllauto)
2. Energieimport (z.B. mittels Tanklaster)
Wachstum:
Unter Wachstum soll ganz allgemein eine Erscheinung verstanden
werden, die bei entsprechenden Bedingungen in unterschiedlichen
Systemen auftreten und durch die Vergrößerung eines geeigneten
Wachstumsindikators beschrieben werden kann.
Die Tabelle enthält beispielhaft Systeme, in denen Wachstum
auftreten kann und führt mögliche Wachstumsindikatoren auf.
Beispiele für Wachstum in Systemen und für Wachstumsindikatoren:
System
Wachstumsindikatoren
biologisches Individuum
Gewicht, Volumen, Länge ...
(z.B. Mensch)
Population
Anzahl der Individuen, Biomasse ...
Ökosystem
Biomasse, Energieumsatz, ...
Wirtschaftssystem
Bruttoinlandsprodukt,
Energieverbrauch, Stromverbrauch,
Materialdurchsatz ...
Tragfähigkeit:
Die Tragfähigkeit ist die Größe eines Systemindikators
(Wachstumsindikators) oberhalb derer das System durch seine
Umwelt in seiner Existenz gefährdet wird.
Bei endlicher Umwelt müssen wachsende Systeme entweder
rechtzeitig aufhören zu wachsen, oder es kommt unvermeidlich zu
Umweltproblemen. Zur Vermeidung von Katastrophen darf die
Tragfähigkeit nicht (langfristig) überschritten werden.
Alle Umweltprobleme werden entweder durch
Wachstumsprozesse oder durch Katastrophen hervorgerufen!
Repräsentative Beispiele für Wachstumsprozesse als Ursache für
Umweltprobleme
Wachstumsindikator
Umweltproblem
Weltbevölkerung ( letzte Verdopplung Wasserverschmutzung,
in 39 Jahren).
Trinkwassermangel,
Nahrungsmangel...u.a.
FCKW-Emmission
Ozonloch
Fossiler Energieverbrauch
CO2-Treibhauseffekt
Öltransport per Tanker
Tankerkatastrophen, Ölverschmutzung
von Wasser und Küsten
Chemieindustrie und Landwirtschaft
Wasserverschmutzung
Fischereiindustrie
Fischartengefährdung
Turismusindustrie
Landschaftsgefährdung
Autoindustrie
Luftverschmutzung,
Lärmprobleme,
Verkehrskollaps.
(erhöhte Bleikonzentration in Böden 
Katalysator)..
Nährstoffkonzentration im Gewässer
Umkippen es aquatischen Ökosystems
Unbeschränktes Populationswachstum Nahrungsmangel, Kollaps
z.B. Rentierzahl auf der St. Mathews. Überweidung  Auslöschung der
Insel
Rentiere
z.B. Anzahl von Menschen auf den Ökosystemzerstörung, Tod von 95%
Osterinseln
der Menschen
Umweltprobleme werden sämtlich durch Wachstumsprozesse oder durch
Katastrophen verursacht.
Für Umweltsystemanalyse sind diejenigen Wechselwirkungen besonders
wichtig, die das interessierende belebte System notwendigerweise haben muß.
Da belebte Systeme zu den ordnungsstrukturerhaltenden Systemen gehören,
müssen sie wegen der Gültigkeit des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik
((Folie mitnehmen??)) Entropie exportieren und dazu hochwertige Energie
importieren. Sie haben somit 2 notwendige Wechselwirkungen mit der Umwelt:
Entropieexport und Energieimport.
Wachsende belebte Systeme haben noch eine 3. notwendige
Wechselwirkung: Import von Umwelt.
FOLIE mit Skizze und Umweltproblemen.??
Aus dieser 3. notwendigen Wechselwirkung folgt, dass das Wachstum von
Systemen bei begrenzter Umwelt begrenzt ist (z.B. Anteil an Verkehrsflächen).
Hinsichtlich Annäherung an Tragfähigkeitsgrenze 3 Grundtypen von Wachstum
Ähnlich wie bei Tharandt- Vortrag
Abb. Wachstumstypen
Wachstumstypen
16
Typ 2
14
Wachstumsgrenze:
10
Xg = B
Typ 3
8
6
4
2
Typ 1
X
Wachstumsindikator , X
12
0
0
2
4
6
8
10
12
Zeit, t
Beipiele : Hähnchen, Rentiere, Fichten
Bei Annäherung von Wachstumsindikatoren treten Umweltprobleme auf.
Typ 1 verursacht keine Umweltprobleme
Typ 2 verursacht große Umweltprobleme
Typ 3 verursacht lösbare Umweltprobleme
Hypothese: Sämtliche Umweltprobleme beruhen auf Wachstumsprozessen
oder auf Katastrophen.
Informationsnutzung ist wichtig für Wachstumstyp 1 (Z.B. Geninformation)
Wachstumstyp 3 Anpassung an Umweltbegrenzungen.
(D.h. Nichtnutzung von Information führt zu sicherer Katastrophe!)
Besonders interessant: Rolle der Informationsnutzung bei Typ 3 am Beispiel des
Wachstums von Wirtschaftssystemen.
Diese Problematik trat bei der Interpretation der l>k-Regel auf
l, k = Parameter des Evolonmodells von W. Mende. Bevor ich darauf eingehe,
will schnell noch Ähnlichkeiten und Unterschiede von Wachstumsprozessen an
den Beispielen Kücken ,Fichten, Weltbevölkerung behandeln.
AbbB.4.85 und BS.386-394
1. Die Bremssphase des Wachstums dominiert in den
Industriestaaten seit ca. 1970
Elektroenergie: Wendepunkt (maximale Zuwächse) 1968
in USA,
1973 in UdSSR, andere Industrieländer vermutlich ca.
1970.
2. Die Bremsphase unterscheidet sich quantitativ
und qualitativ von derBeschleunigungssphase
des Wachstums. Dies strahlt auch auf andere
Bereiche aus.
Beispiel UdSSR Elektroenergie: 1950-1975
Faktor 11, 1975-2000 Faktor < 2.
Starke quantitative Änderung im Wachstum
macht auch qualitative Änderungen und
Ausstrahlung auf Sozialsystem, Philosophie und
Lebenshaltungen wahrscheinlich,
(z.B. Neureichtum, Weisheit - Kindheit, Alter) vor
1970 Pläne zur Besiedlung von Sternen,
Überschallpassagierflugzeuge, nach 1970 „Die
Grenzen des Wachstums“ (1992 „Die neuen
Grenzen des Wachstums“: Übergang zu
Nachhaltigkeit („ökologische Revolution“)
ähnlich tiefgreifend wie neolithische und
industrielle Revolution)
Dennoch wurde die weitere Orientierung auf
Wachstum bisher nicht ausreichend überwunden.
Dies hat zu Überkapazitäten und
Fehleinschätzungen (Wirtschaftswunder in
Ostdeutschland) geführt. Bremsphase setzt sich
trotzdem bisher ungewollt durch.
Weitere Orientierung auf Wachstum wird
kaum helfen, die Probleme zu lösen, die
durch Wachstum entstanden sind.
Eine Orientierung auf ständiges
Wirtschaftswachstum ist eine Orientierung
auf den wirtschaftlichen und sozialen
Zusammenbruch.
3. Die größere Kooperativität während der Sättigungsphase
(l>k)
bewirkt: größere gegenseitige Wechselwirkungen und
Abhängigkeiten der Teilsysteme -> Steuerung schwieriger > Fehler
wirken langfristiger - bessere Qualifikation von
Wirtschaftmanagern
gefragt.
Notwendigkeiten für erfolgreiche größere Kooperativität:
- stärkere Informationsflüsse
- höhere Transparenz
- Konsens über Orientierung
- Reglementierungen (für optimale Freiheiten)
- Koordinierungen , Planungen, Abstimmungen
Evolonmodellanwendungen (dx/dt = cxk(B-x)l ) -> k < l --> höhere Kooperativität in der
intensiven Sättigungsphase im Vergleich zur
extensiven Wachstumsphase, verursacht durch
zusätzlich bzw. verstärkt auftretende
Wechselwirkungen des wachsenden Systems mit
seiner Umwelt, die eine zusätzliche Kooperativität
der Teilsysteme bei Annäherung an die
Wachstumsgrenzen bewirken (erzwingen).
Folgerungen für Sättigungsphase:
- größere gegenseitge Wechselwirkung und
Abhängigkeit der Teilsyst.
- Steuerung wesentlich schwieriger
- Fehlerauswirkungen schwerwiegender und
langfristiger
- tieferes Verständnis der
Systemzusammenhänge und der Funktion und
Reaktion des Gesamtsystems (bessere
Qualifikation insbesondere für
Wirtschaftsmanager und Wirtschaftspolitiker)
notwendig
- Höhere Kooperation der Teilsysteme erfordert
bessere gegenseitige Information über Zustand,
Funktion, Zielstellung und Möglichkeiten der
Teilsysteme (Rolle der Computer und
Informationssysteme - Japan)
- höhere Transparenz ist Voraussetzung für
mehrseitige
Kooperation (Geheimhaltung ist in
Sättigungsphase noch schädlicher, u.a. wegen
Ausschließung von Problemlösungspotentials; KKW, Überrüstung)
- Information und Transparenz sind für
Kooperation nur effektiv nutzbar, wenn Konsens
über Orientierung (Zielvorstellung) gegeben ist,
dabei muß die Orientierung in Übereinstimmung
mit den Möglichkeiten und
Entwicklungsbedingungen des Systems sein.
- Da die Sättigungsphase durch Umweltressourcen und
Kapazitätsbegrenzungen erzwungen wird, lassen sich
Reglementierungen, Abstimmungen und
Einschränkungen nicht vermeiden. (Praktisch
erzwingen die Wachstumsgrenzen eine höhere
Kooperativität in der Verwaltung des Mangels.)
Unter den Bedingungen der Sättigungsphase
dienen die notwendigen (richtiges Maß!)
Reglementierungen der Durchsetzung des
maximal Maßes an Freiheiten (z.B.
Bewässerungssysteme).
- Um die noch bestehenden
Entwicklungsmöglichkeiten des Systems unter den
Bedingungen von Ressourcen- und
Kapazitätseinschränkungen optimal nutzen zu
können, gewinnen Planungen (Koordinierungen)
an Wichtigkeit. (z.B. Bewässerungssysteme)
- Beispiele für wachsende (z.T. internationale)
Kooperation, Informationsaustausch
Orientierungsversuche und Planungen in der
Sättigungsphase nach 1970:
- Internationale Abkommen über Fischfangquoten
- Internationale Abkommen und Verschärfung zur
FCKW- Reduzierung
- Staatliche Förderung von Energiesparmaßnahmen
und Gründung des Instituts für rationelle
Energieanwendung, Stuttgart
- Internationale Umweltkonferenzen in Rio und
Berlin
- Aufstellung eines Fünfjahrplanes für
Umweltrestaurierung
und Abfallwirtschaft in den USA für die Jahre 1993
- 1997
- Abstimmungen und Projekt zur Nutzung des
Jordanwassers (Jordanien, Israel)
- Reglementierungen: TD-Luft, Grenzwerte für
toxische Stoffe...
- Langfristplanungen und -orientierungen im
Zusammenhang mit beabsichtigten CO2-Steuern.
- Gründung des IIASA
- Gründung der UNESCO
- (Weltraumkooperation USA-Rußland)
Zusammenfassung
Wachstumsprozesse als Ursache für Umweltprobleme
Bezüglich des Abbremsens von Wachstum 3 Prozesstypen:
1. Zielgerichtete Wachstumsprozesse (0<<1, z.B. Hähnchen).
verursachen keine Umweltprobleme.
2. Ungebremste Wachstumsprozesse (=0, z.B. Rentiere) führen zu
Umweltkatastrophen.
3. Nicht zielgerichtete Wachstumsprozesse verursachen bei Annäherung an die
Wachstumsgrenze Umweltprobleme. Wenn diese Prozesse darauf durch
genügend starkes Abbremsen des Wachstums reagieren (>1) können
Zusammenbrüche vermieden und langfristig beständige Zustände erreicht
werden. (Kandidaten: Weltbevölkerung: tm=1995, =3,1;
Weltprimärenergieverbrauch: tm=1970, =2,5; Stromverbrauch in
Industrieländern: ca. tm=1970, ca. =2.). Diese Abbremsprozesse vollziehen
sich seit Jahrzehnten trotz gegenteiliger Orientierung. Dies weist auf eine
objektive Notwendigkeit hin. Weitere Wachstumsorientierung hilft nicht,
vielmehr braucht die neuartige Situation neue Regelungsmechanismen (<).
4. Während derartiger Bremsprozesse kommt es im Einklang mit der
<-Regel zu verstärkter Kooperation der Teile des wachsenden
Systems. Im Falle von Wirtschaftssystemen äußert sich dies in
erhöhten Informationsflüssen, stärkerer Transparenz, besserer
Orientierung, und vermehrten Abstimmungen, Koordinierungen
Reglementierungen und Planungen.
Die seit 1970 verstärkt wirksam werdenden nationalen und
internationalen Umweltgesetze, Regelungen und Abkommen
können als Ausdruck der notwendigen höheren Kooperation der
Teile des wachsenden System bei Annäherung an die Wachstumsgrenze interpretiert werden.
5. Der Eintritt der genannten Wachstumsindikatoren in die Bremsphase könnte
als Hinweis dafür dienen, dass ein katastrophaler Zusammenbruch vermieden
werden kann.
6. Es könnte aber auch sein, dass die Problematik der wachsenden Nutzung
fossiler Energien für den Eintritt in die Bremsphase der genannten
Wachstumsprozesse noch gar keine Rolle gespielt hat. Wegen der
fundamentalen Rolle der Energienutzung für die Tragfähigkeit bliebe so die
Möglichkeit eines Kollapses bestehen. Die in letzter Zeit verstärkten
Bemühungen um die Nutzung erneuerbarer Energieressourcen sind in diesem
Zusammenhang von fundamentaler Wichtigkeit.
Die Ermittlung von Wachstumsgrenzen in Form der langfristigen
Tragfähigkeit und die Suche nach Wegen, die eine Überschreitung möglichst
vermeiden, ist somit ist eine zentrale Frage für das Überleben von
Wirtschaftssystemen und menschlichen Gemeinschaften.