Vorbemerkung des Stockholm Resilience Centres
„Seit die planetarischen Grenzen 2009 erstmals vorgestellt wurden, haben Forscher aus der ganzen Welt versucht, das Konzept weiter zu entwickeln. Wir entwickeln eine Wissensplattform zur Unterstützung dieser internationalen Forschungskooperationen. Die Forschungsinitiative zu den planetarischen Grenzen ist im SRC angesiedelt. Sie ist eine gemeinsame Aktivität mit der Australian National University und der Universität Kopenhagen.
Unser Ziel ist es, das wissenschaftliche Verständnis der planetarischen Grenzen und ihrer Auswirkungen auf die globale Nachhaltigkeit zu fördern. Dies erfordert transdisziplinäre Forschung. Sie stützt sich auf verschiedene theoretische Rahmen, darunter die Analyse von Erdsystemen, die Erforschung der Resilienz, Governance und Politikstudien, ökologische Ökonomie und Umweltgeschichte. Die Forschungsaktivitäten tragen auch zu Debatten über globale wissenschaftliche Verantwortung und Nachhaltigkeit bei.“
Die neun planetarischen Grenzen
1. Abbau der Ozonschicht der Stratosphäre
2. Verlust der Integrität der Biosphäre (Verlust der biologischen Vielfalt und Aussterben)
3. Chemische Verschmutzung und Freisetzung neuer Wirkstoffe
4. Klimawandel: Verlust des arktischen Meereises irreversibel
5. Übersäuerung der Ozeane
6. Süßwasserverbrauch und der globale Wasserkreislauf
7. Änderung des Landsystems
8. Stickstoff- und Phosphorflüsse in die Biosphäre und die Ozeane
9. Atmosphärische Aerosolbelastung
1. Abbau der stratosphärischen Ozonschicht
Die Ozonschicht der Atmosphäre filtert die ultraviolette (UV-) Strahlung der Sonne heraus. Wenn diese Schicht abnimmt, erreichen zunehmende Mengen an UV-Strahlung den Boden. Dies kann zu einer höheren Inzidenz von Hautkrebs beim Menschen sowie zu Schäden an biologischen Systemen auf dem Land und im Meer führen. Das Auftreten des antarktischen Ozonlochs war ein Beweis dafür, dass die erhöhten Konzentrationen der anthropogenen ozonabbauenden chemischen Substanzen, die mit den polaren Stratosphärenwolken in Wechselwirkung stehen, eine Schwelle überschritten hatten und die antarktische Stratosphäre in ein neues Regime überführten. Glücklicherweise scheinen wir aufgrund der Maßnahmen, die als Folge des Montrealer Protokolls ergriffen wurden, auf dem Weg zu sein, der es uns erlaubt, innerhalb dieser Grenze zu bleiben.
2. Verlust der Integrität der Biosphäre (Verlust der biologischen Vielfalt und Aussterben)
Das Millennium Ecosystem Assessment von 2005 kam zu dem Schluss, dass die durch menschliche Aktivitäten verursachten Veränderungen der Ökosysteme in den letzten 50 Jahren schneller vor sich gingen als jemals zuvor in der Geschichte der Menschheit, was die Risiken abrupter und irreversibler Veränderungen erhöht. Die Hauptantriebskräfte des Wandels sind die Nachfrage nach Nahrung, Wasser und natürlichen Ressourcen, was zu einem schwerwiegenden Verlust an biologischer Vielfalt und zu Veränderungen der Ökosystemleistungen führt. Diese Triebkräfte sind entweder beständig, zeigen keine Anzeichen eines zeitlichen Rückgangs oder nehmen an Intensität zu. Die derzeit hohen Raten der Schädigung und des Aussterbens von Ökosystemen können durch Bemühungen zum Schutz der Integrität lebender Systeme (der Biosphäre), zur Verbesserung des Lebensraums und zur Verbesserung der Vernetzung zwischen Ökosystemen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der hohen landwirtschaftlichen Produktivität, die die Menschheit braucht, verlangsamt werden. Weitere Forschungsarbeiten sind im Gange, um die Verfügbarkeit zuverlässiger Daten zur Verwendung als „Kontrollvariablen“ für diese Grenze zu verbessern.
3. Chemische Verschmutzung und Freisetzung neuer Wirkstoffe
Emissionen von toxischen und langlebigen Substanzen wie synthetische organische Schadstoffe, Schwermetallverbindungen und radioaktive Materialien stellen einige der wichtigsten vom Menschen verursachten Veränderungen der planetarischen Umwelt dar. Diese Verbindungen können potenziell irreversible Auswirkungen auf lebende Organismen und auf die physikalische Umwelt haben (indem sie atmosphärische Prozesse und das Klima beeinflussen). Selbst wenn die Aufnahme und Bioakkumulation chemischer Schadstoffe für Organismen noch nicht tödliche Werte erreicht, können die Auswirkungen einer verminderten Fruchtbarkeit und das Potenzial dauerhafter genetischer Schäden schwerwiegende Auswirkungen auf Ökosysteme haben, die weit von der Quelle der Verschmutzung entfernt sind. Beispielsweise haben persistente organische Verbindungen zu einem dramatischen Rückgang der Vogelpopulationen und zu einer Beeinträchtigung der Fortpflanzung und Entwicklung von Meeressäugern geführt. Es gibt viele Beispiele für additive und synergetische Wirkungen dieser Verbindungen, aber diese sind wissenschaftlich noch kaum erforscht. Gegenwärtig sind wir nicht in der Lage, eine einzige Grenze der chemischen Verschmutzung zu quantifizieren, obwohl das Risiko der Überschreitung von Schwellenwerten des Erdsystems als ausreichend gut definiert angesehen wird, um es als Priorität für Vorsorgemaßnahmen und für die weitere Forschung in die Liste aufzunehmen.
4. Klimawandel: Verlust des arktischen Meereises irreversibel
Jüngste Hinweise deuten darauf hin, dass die Erde, die nun 390 ppmv CO2 in der Atmosphäre emittiert, die planetarische Grenze bereits überschritten hat und sich mehreren Schwellenwerten des Erdsystems nähert. Wir haben einen Punkt erreicht, an dem der Verlust des sommerlichen polaren Meereises mit ziemlicher Sicherheit irreversibel ist. Dies ist ein Beispiel für einen genau definierten Schwellenwert, oberhalb dessen schnelle physikalische Rückkopplungsmechanismen das Erdsystem in einen viel wärmeren Zustand mit einem Meeresspiegel treiben können, der meterhoch über dem heutigen liegt. Die Schwächung oder Umkehrung der terrestrischen Kohlenstoffsenken, zum Beispiel durch die fortschreitende Zerstörung der Regenwälder der Welt, ist ein weiterer potenzieller Wendepunkt, bei dem Rückkopplungen des Klima-Kohlenstoff-Kreislaufs die Erwärmung der Erde beschleunigen und die Klimaauswirkungen verstärken können. Eine wichtige Frage ist, wie lange wir über dieser Grenze bleiben können, bevor große, irreversible Veränderungen unvermeidbar werden.
5. Übersäuerung der Ozeane
Etwa ein Viertel des CO2, das die Menschheit in die Atmosphäre emittiert, wird letztlich in den Ozeanen gelöst. Dort bildet es Kohlensäure, was die Chemie der Ozeane verändert und den pH-Wert des Oberflächenwassers senkt. Dieser erhöhte Säuregehalt reduziert die Menge der verfügbaren Kohlenstoffionen, wesentliche „Bausteine“, die von vielen marinen Arten für die Schalen- und Skelettbildung verwendet werden. Jenseits einer Schwellenwertkonzentration macht es dieser steigende Säuregehalt Organismen wie Korallen und einigen Muschel- und Planktonarten schwer, zu wachsen und zu überleben. Der Verlust dieser Arten würde die Struktur und Dynamik der Meeresökosysteme verändern und könnte möglicherweise zu einer drastischen Verringerung der Fischbestände führen. Im Vergleich zur vorindustriellen Zeit ist der Säuregehalt der Oberflächenmeere bereits um 30 Prozent gestiegen. Im Gegensatz zu den meisten anderen menschlichen Einflüssen auf die Meeresumwelt, die oft von lokalem Ausmaß sind, hat die Übersäuerungsgrenze der Ozeane Auswirkungen auf den ganzen Planeten. Sie ist auch ein Beispiel dafür, wie eng die Grenzen miteinander verbunden sind, da die atmosphärische CO2-Konzentration die zugrundeliegende Kontrollvariable sowohl für die Klima- als auch für die Übersäuerungsgrenzen der Ozeane ist, obwohl sie in Form von unterschiedlichen Schwellenwerten des Erdsystems definiert sind.
6. Süßwasserverbrauch und der globale Wasserkreislauf
Der Süßwasserkreislauf wird stark vom Klimawandel beeinflusst, und seine Grenze ist eng mit der Klimagrenze verbunden. Dennoch ist der menschliche Druck heute die vorherrschende treibende Kraft, die das Funktionieren und die Verteilung der globalen Süßwassersysteme bestimmt. Zu den Folgen der menschlichen Veränderung von Wasserkörpern gehören sowohl Veränderungen der Flussströmungen auf globaler Ebene als auch Verschiebungen der Dampfströme aufgrund von Landnutzungsänderungen. Diese Verschiebungen im hydrologischen System können abrupt und irreversibel sein. Wasser wird immer knapper – bis 2050 werden wahrscheinlich etwa eine halbe Milliarde Menschen einem Wasserstress ausgesetzt sein, was den Druck, in Wassersysteme einzugreifen, erhöht. Um die allgemeine Widerstandsfähigkeit des Erdsystems aufrechtzuerhalten und die Gefahr einer „Kaskadierung“ lokaler und regionaler Schwellenwerte zu vermeiden, wurde eine Wassergrenze vorgeschlagen, die mit der verbrauchenden Süßwassernutzung und den ökologischen Anforderungen an den Wasserfluss zusammenhängt.
7. Änderung des Landsystems
Überall auf der Welt wird Land in menschliche Nutzung umgewandelt. Wälder, Grasland, Feuchtgebiete und andere Vegetationstypen sind in erster Linie in landwirtschaftliche Nutzflächen umgewandelt worden. Diese Landnutzungsänderung ist eine treibende Kraft hinter dem gravierenden Rückgang der biologischen Vielfalt und hat Auswirkungen auf die Wasserflüsse und den biogeochemischen Kreislauf von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor und anderen wichtigen Elementen. Während jeder Vorfall einer Landbedeckungsveränderung auf lokaler Ebene stattfindet, können die aggregierten Auswirkungen Folgen für die Prozesse des Erdsystems auf globaler Ebene haben. Eine Grenze für menschliche Veränderungen von Landsystemen muss nicht nur die absolute Menge des Bodens widerspiegeln, sondern auch seine Funktion, Qualität und räumliche Verteilung. Wälder spielen eine besonders wichtige Rolle bei der Kontrolle der damit verbundenen Dynamik der Landnutzung und des Klimas und stehen im Mittelpunkt der Grenze für Veränderungen von Landsystemen.
8. Stickstoff- und Phosphorflüsse in die Biosphäre und die Ozeane
Die biogeochemischen Zyklen von Stickstoff und Phosphor wurden durch den Menschen als Ergebnis vieler industrieller und landwirtschaftlicher Prozesse radikal verändert. Stickstoff und Phosphor sind beide wesentliche Elemente für das Pflanzenwachstum, so dass die Produktion und Anwendung von Düngemitteln das Hauptanliegen ist. Menschliche Aktivitäten wandeln heute mehr atmosphärischen Stickstoff in reaktive Formen um als alle terrestrischen Prozesse der Erde zusammen. Ein Großteil dieses neuen reaktiven Stickstoffs wird in verschiedenen Formen in die Atmosphäre abgegeben und nicht von den Pflanzen aufgenommen. Wenn er ausregnet, verschmutzt er Wasserwege und Küstenzonen oder reichert sich in der terrestrischen Biosphäre an. In ähnlicher Weise wird ein relativ kleiner Teil der Phosphordünger, die für die Nahrungsmittelproduktion eingesetzt werden, von Pflanzen aufgenommen; ein Großteil des vom Menschen mobilisierten Phosphors gelangt ebenfalls in aquatische Systeme. Diese können sauerstoffarm werden, wenn Bakterien die Algenblüten verzehren, die als Reaktion auf das hohe Nährstoffangebot wachsen. Ein bedeutender Anteil des eingesetzten Stickstoffs und Phosphors gelangt ins Meer und kann marine und aquatische Systeme über ihre eigenen ökologischen Schwellenwerte hinausdrängen. Ein Beispiel für diesen Effekt auf regionaler Ebene ist der Rückgang des Garnelenfangs in der „toten Zone“ des Golfs von Mexiko, der durch Düngemittel verursacht wird, die in Flüssen aus dem Mittleren Westen der USA transportiert werden.
9. Atmosphärische Aerosolbelastung
Eine atmosphärische Aerosol-planetarische Grenze wurde vor allem wegen des Einflusses von Aerosolen auf das Klimasystem der Erde vorgeschlagen. Durch ihre Wechselwirkung mit Wasserdampf spielen Aerosole eine entscheidende Rolle im Wasserkreislauf und beeinflussen die Wolkenbildung und die globalen und regionalen Muster der atmosphärischen Zirkulation, wie z.B. die Monsunsysteme in tropischen Regionen. Sie haben auch einen direkten Einfluss auf das Klima, indem sie verändern, wie viel Sonnenstrahlung in der Atmosphäre reflektiert oder absorbiert wird. Der Mensch verändert die Aerosolbelastung durch den Ausstoß von Luftverschmutzung (viele Schadgase kondensieren in Tröpfchen und Partikel) und auch durch Landnutzungsänderungen, die die Freisetzung von Staub und Rauch in die Luft erhöhen.
Verschiebungen der Klimaregime und Monsunsysteme wurden bereits in stark verschmutzten Umgebungen beobachtet, so dass ein quantifizierbares regionales Maß für eine Aerosolgrenze vorliegt. Ein weiterer Grund für eine Aerosolgrenze ist, dass Aerosole negative Auswirkungen auf viele lebende Organismen haben. Das Einatmen stark verschmutzter Luft führt jedes Jahr zum vorzeitigen Tod von etwa 800.000 Menschen. Die toxikologischen und ökologischen Auswirkungen von Aerosolen können sich daher auf andere Schwellenwerte des Erdsystems beziehen. Das Verhalten von Aerosolen in der Atmosphäre ist jedoch äußerst komplex und hängt von ihrer chemischen Zusammensetzung sowie ihrer geographischen Lage und Höhe in der Atmosphäre ab. Während viele Beziehungen zwischen Aerosolen, Klima und Ökosystemen gut etabliert sind, müssen viele kausale Zusammenhänge erst noch bestimmt werden.
->Quellen: