Oemer 2000 OIN_Bd_6.pdf - ÖIN

von JÖRGENSEN formulierte Prinzip bedeutet, dass die
jeweils existierende, beobachtete Struktur diejenige Ökosystem-Struktur
ist, die unter den gegebenen
Bedingungen die maximale Syntropie enthält. Anders ausgedrückt:
Die am besten angepasste Struktur ist die mit
dem höchsten Syntropiegehalt1 . Die Syntropieanreicherung
steht im Einklang mit der von allen genannten
Prinzipien geforderten Komplexitätszunahme in selbstorganisierenden
Systemen.
c. Prinzip der Energiefluss-Maximierung
(Maximum-Power-Prinzip):
Dieses Prinzip folgt aus den beiden vorausgehenden und
besagt, dass ökologische Systeme bei ihrer selbstorganisierten
Entwicklung Zustände anstreben, in denen der Fluss
nutzbarer Energie optimiert wird. Dies ergibt sich zum
einen, weil die aufgenommene Syntropie vor ihrer Transformation
im System transferiert werden muss. Diese Transfers
müssen in ihrer Komplexität wachsen, wenn die
strukturelle Vielfalt der Systeme zunimmt. Darüber hinaus
kann aus dem Thermodynamischen Ungleichgewichtsprinzip
abgeleitet werden, dass auch die Quantität der systeminternen
Flüsse zunehmen muss, denn mit der Degradationsfähigkeit
steigt auch die Rezeptionsfähigkeit für Energieeinheiten
(z.B. die für die Produktion bereitstellbare
Energiemenge) und mit der Komplexität nimmt auch der
Energiebedarf für die System- und Strukturerhaltung zu2 .
d. Prinzip der Emergie-Maximierung:
Nach ODUM entspricht die Emergie der Menge solarer
Energieäquivalente, die erforderlich ist, um eine bestimmte
Biomasse bzw. eine bestimmte Struktur im Sinne einer
„energetischen Investition“ herzustellen. Ökosysteme
gewinnen mit einem erhöhten Emergie-Status durch korrespondierende,
selbstverstärkende Anpassungs- und
Rückkopplungsmechanismen und durch die Diversifizierung
interner Flüsse auch eine verbesserte Fähigkeit zur
Selbstorganisation3 . Das Prinzip der Emergie-Maximierung
besagt, dass ökologische Systeme bei ihrer selbstorganisierten
Entwicklung Zustände anstreben, in denen die
„Qualität der Energie“, repräsentiert durch die in Organismen
inkorporierten solaren Energieäquivalente, optimiert
wird. Emergie-Anreicherungen in biologischen Strukturen
und Biomassen sind Konsequenzen dieser Entwicklungs-
tendenz 4 .
e. Prinzip der Entropie-Dissipations-Maximierung (Entropie-
Produktions-Maximierung, Entropie-Maximierung):
Gemäß diesem Prinzip streben ökologische Systeme bei
ihrer selbstorganisierten Entwicklung Zustände an, bei
denen aufgrund der wachsenden Komplexität, die eine
hohe Syntropiemenge zur Strukturerhaltung erforderlich
macht, die Gesamtmenge dissipierter Energie, also die
Gesamt-Entropie-Produktion, zunimmt 5 .
f. Prinzip der Dissipations-Steigerungs-Minimierung:
Dieses besagt, dass ökologische Systeme im Laufe ihrer
selbstorganisierten Entwicklung Zustände anstreben, bei
denen die langfristige Zunahme der dissipierten Energie
(und der produzierten Entropie) von einem Stadium zum
nächsten minimiert wird. Diese Entwicklung beruht auf
der asymptotischen Annäherung der Zustandsvariablen an
das Stadium der Maturität, das in allen Systemen (individuell)
durch die unterschiedliche Ausstattung mit Standortfaktoren
einschränkend auf die Entwicklung wirkt 6 .
g. Prinzip der spezifischen Entropie-Produktions-
Minimierung:
Ökologische Systeme streben bei ihrer selbstorganisierten
Entwicklung Zustände an, in denen die Gesamtentropieproduktion
auf immer mehr irreversible Einzelprozesse
verteilt wird. Diese Prozesse werden gleichzeitig im Entwicklungsverlauf
immer besser aufeinander abgestimmt,
sodass die auftretenden Verluste bei stofflichen oder energetischen
Übergängen immer geringer werden. Hiermit
sinkt die einzelprozessbezogene (spezifische) Entropieproduktion
stetig ab. Die relative Menge an Verlusten (Verluste
in Relation zur Zahl beteiligter Elemente bzw. Prozesse)
wird damit im Entwicklungslauf immer geringer. Das
System bewahrt zugeführte Stoffe und Energieeinheiten
zunehmend in internen Flüssen und Speichern, wodurch
die Effizienz des Gesamtsystems steigt 7 .
Diese Hypothesen zusammenfassend, kann aus der
thermodynamischen Ökosystemtheorie folgende allgemein
formulierte Entwicklungsstrategie von Ökosystemen
skizziert werden: Biologische Systeme stellen eine
Vielzahl ineinander verschachtelter Subsysteme dar, die
ihrerseits wieder Teile einer Hierarchie übergeordneter
1 Siehe ebenda.
2 Siehe Siehe Müller, F. und Nielsen, S.N.: Thermodynamische Systemauffassungen in der Ökologie... S.58.
3 Siehe Odum, H.T.: Systems ecology. New York 1983 und Odum, H.T.: Maximum power and efficiency: A rebuttal. In: Ecological Modelling,
1983, vol. 20, S.71–82.
4 Siehe Odum, H.T.: Systems ecology. New York 1983 und Patten, B.C.: Energy, emergy and environs. In: Ecological Modelling 1992, vol. 62,
S.29–70.
5 Siehe Siehe Müller, F. und Nielsen, S.N.: Thermodynamische Systemauffassungen in der Ökologie... S.58.
6 Siehe ebenda.
7 Siehe ebenda sowie Weber et al.: Evolution in thermodynamic perspective : An ecological approach. In: Biology and Philosophy 1989,
vol. 4, S.373–405.
Transformationsmodell Schriftenreihe 6
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