Ein Blick zuriick auf die bisher abgelaufene irdische Evolutionsgeschichte (Darwin) zeigt einen unbarmherzigen Kampf um das „Leben" oder besser „Uberleben". Die heute auf der Erde lebenden Organismenarten stellen nur einen aufierordentlich kleinen Bruchteil (ca. 1 %) der Arten dar, die bisher auf der Erde gelebt haben. Das Aussterben von Arten ist offensicht – lich die RegeL Okologische Krisen sind nichts Aufiergewohnliches, sie sind Evolutionsalltag. Die Ursachen hierffir sind vorprogrammiert. Die Evolution ist ein Innovationsmechanismus zur Sicherung des Lebens; er ist artenvernichtend und gerade deshalb lebenserhaltend. So wurde etwa durch das Aufkommen der Pflanzen – die als Nebenprodukt Sauerstoff (Umweltgift fur die damalige Urwelt) freisetzen – nahezu die gesamte anaerobe (sauerstofffreie) Vorgangerlebewelt ausgerottet Gleichzeitig wurden aber durch diesen Evolutionsschritt (Aufbau organischer Korper – substanz aus unbelebtem (anorganischem) Material mit Hilfe des Sonnen – lichts —» Photosynthese, Assimilation) die Voraussetzungen fur das Entstehen hoherer Lebensformen bis hin zum Menschen geschaffen. Dabei ist es ein Grundprinzip der Evolution (Konkurrenzprinzip), jeder neuen Art eine zerstorerische Ansturmdynamik auf die bereits vorhan – denen Arten mitzugeben – Dies mufi wohl so sein, denn es gibt nichts Neues zu verteilen, sondern es kann wegen der Beschranktheit des Lebensraums (Erde) nur umverteilt werden. Jede Organismenart erzeugt aufgrund dieses Konkurrenzprinzips mehr Nachkommen als zur Bestandserhaltung (Geburtenrate gleich Sterberate) erforderlich sind. Wenn eine Art nur eine Startnische findet, wachst sie anfanglich expo – nentiell. Bemerkenswert ist, dafi dies nicht etwa nur fur Bakterien auf einem Nahrboden, sondern auch fur die Menschheit auf der Erde zutrifft.
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Dieses zu beobachtende statistische Verhalten der Menschheit (s. Bild 13) lafit sich mit einer einfachen Speicher – oder Wachstumsgleichung beschreiben. Wenn x die Anzahl der Individuen ist, kann sich diese fiber die Zeit nur entsprechend der Differenz zwischen der Wachstumsrate g (Geburten, Zuflufi) und der Sterberate d (Todesfalle, Abflufi) andern. Wie ftir jedes technische Speicherproblem gilt somit:
Bild 13 Zeitliche Entwicklung der Weltbevolkerung
Die Wachstums – und Sterberaten hangen sicherlich von der aktuell vor – handenen Zahl der Individuen selbst ab. Im einfachsten Fall kann
g = ax, d = px
angenommen werden, wobei durch die Faktoren a, p die Lebens – bedingungen (Nahrungsangebot, Klima, Technologie/ Umwelt) wieder – gespiegelt werden. Mit (1.8) ergibt sich so aus (1.7) die Wachstums – gleichung
des zeitlichen Verlaufs etwa der Weltbevolkerung x(t). 1st – a = const. (Gesetz von Malthus), hat (1.9) die explizite
(a – p) ■ (t – to)
x (t) = Xo * e
wenn als Anfangsbedingung noch x (t=t0) = Xq unterstellt wird. Wie in der Realitat (Bild 13) ergibt sich fur a > p (Geburteniiberschufi) eine exponen – tiell anwachsende Weltbevolkerung, wobei das tatsachliche Wachstum noch durch die Zeitabhangigkeit der Koeffizienten a – p = f(t) verscharft wird, hinter der sich die noch zunehmend verbessernden Lebens – bedingungen (noch keine gravierenden Rtickwirkungen im Beobach- tungszeitraum —» Totzeit grofi gegen Beobachtungszeit) verbergen.
Wegen der Begrenztheit des Lebensraums (Erde) kann das soeben disku – tierte, exponentielle Wachstum nur iiber einen beschrankten Zeitraum aufrechterhalten werden. Es kommt dann infolge dieses begrenzten Lebensraums, der beschrankten Ressourcen und der nicht beliebig vorhan – denen Nahrung zum Verteilungskampf. Diese Auseinandersetzungen, die zu einer Beschrankung der Population (Abschneiden des exponen – tiellen Wachstums) fuhren, lassen sich phanomenologisch durch einen nichtlinearen Zusatzterm in der Wachstumsgleichung (1.9) beschreiben. Es gilt dann die verallgemeinerte Wachstumsgleichung (Verhulst, 1837)
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x + (p – a) x + у x2 = 0 mit der expliziten Losung
bei wiederum unterstellter Anfangsbedingung x(t=t0) = x0. Die Losung (1.12) der so verallgemeinerten Wachstumsgleichung (1.12), die auch logistische Gleichung genannt wird, zeigt fiir (a – p) » у x0 in der Um – gebung des Startzeitpunkts t=t0 (Beobachtungsbeginn) zunachst exponen – tielles Verhalten entsprechend der einfachen Wachstumsgleichung (1.9), das dann mit fortschreitender Zeit (zunehmender Verteilungskampf) immer weiter abgeschwacht wird, um schliefilich asymptotisch (t —> «) gegen den Grenzwert x^ = (a – p)/y zu streben (Bild 14).
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Bild 14 Logistisches (s-formiges) Wachstumsverhalten
Bemerkenswert ist hierbei, dafi der Grenzwert Xoo (Wachstumsgrenze) nicht etwa durch Anpassung (Verringerung) der Nachkommen an die real gebotenen Lebensbedingungen erreicht wird. Ganz im Gegenteil: Es werden stets maximal viele Nachkommen erzeugt, und der Gleichstand wird durch Abschopfung (Hungertod, …) der zuviel produzierten (vergeudeten) Individuen erreicht Dies hat Konsequenzen, denn expo – nentielle Populationen verursachen eine zerstorerische Uberbean – spruchung (kein Minimalprinzip, kein Resourcenschuiz) der Umwelt, und damit verbundene Ruckwirkungen fiihren zu gefahrlichen Veranderungen der Lebensgrundlagen. Dieser Konflikt ist es (ausgelost durch das Konkurrenzprinzip), der den Ubergang zur Gleichgewichts – population so krisenanfallig macht (Instabilitat wird durch Gl. (1Л2) nicht beschrieben1). Die Evolution hat bis heute keine verniinftige (humane) Losung zur notwendigen Wachstumsbegrenzung gefunden. Es gibt fur ^Es sei hier angemerkt, dafi die logistische Gleichung in der diskretisierten Form xn+j = xn [1 + a (1 – b xn)] in Abhangigkeit von den Datcn der Parameter a, b (die mit (p-а), у verkniipft sind) Eigenschaften in sieh birgt (Oszillationen, Chaos, Uberempfindliehkeiten, [20]), die sehr wohl die Problematik des IJbergangs vom exponentiellen Wachstum hin zur Glcichgewichtspopulation erfassen. Die diskrete Beschreibung (Differenzengleichung) ist realistischer als die kontinuierliche Beschreibung (Differentialgleichung), da sich die Natur offensichtlieh diskret verhalt. Die zugehorige Differentialgleichung (1.11) kann allenfalls Sonderfall sein.
lebende Arten keinen sicheren Weg hin zu einer Gleichgewichts – population. Diese rein evolutionaren Ablaufe werden zudem noch durch physikalische Umweltbedingungen (Temperatur, Strahlung, ….) gestort, die sich sowohl geordnet als auch chaotisch iiberlagern. Insgesamt ist also festzustellen, dai? okologische Krisen fur die Menschheit – ebenso wie fur alle anderen Organismenarten – vorprogrammiert sind. Die Menschheit als Art hat nur dann eine Chance zum langfristigen Uberleben, wenn sie sich vom darwinistischen Verhalten abwendet, bewufit aus der natiir – lichen Evolution aussteigt, um nicht der grausamen Gesetzmafiigkeit der Natur zu unterliegen. Die Zukunftsaufgabe besteht also im Auffinden und Realisieren eines humanen Optimierungsziels, welches das inhumane ersetzt, das Kriterium sowohl der Natur als auch unseres derzeitigen darwinistischen Wirtschaftens (Maximierung, absoluter Gewinn) ist.
Die klassische, ingenieurmafiige Beurteilung von Energiesystemen allein mit Hilfe des Wirkungsgrades ist nicht hinreichend. Neben der mit dem Wirkungsgrad beschriebenen Prozefigiite der Energieumwandlung spielt die Apparategiite eine entscheidende Rolle. Diese wird durch den Energie – Ernte-Faktor beschrieben, der anzeigt, ob der Energieaufwand zum Reali – sieren des Apparates einschliefilich dessen Infrastruktur auch gerecht- fertigt ist, in dem der Energieumwandlungsprozefi ablaufen soli. Die Prozefi- und Apparategiite lafit sich gesamtenergetisch als Gesamtgiite zusammenfassen, die schliefilich mit dem Globalwirkungsgrad beurteilt werden kann.