Ein klassisches Kipppunkt-System entsteht in der Fischerei

Welche dramatischen Effekte die Überschreitung klimatischer Kipppunkte haben kann, zeigt die Erdgeschichte. Dirk Brockmann erklärt: „Aus Untersuchungen in ozeanischen Sedimentschichten weiß man, dass zu verschiedenen Zeitpunkten sogenannte anoxische Ereignisse stattgefunden haben. Binnen vergleichsweise kurzen Zeiträumen ist dabei die Sauerstoffkonzentration in den Ozeanen extrem stark abgesunken.“ In diesen Phasen gelangten aufgrund von starker Erosion oder vermehrten Vulkanausbrüchen Verwitterungsprodukte in die Ozeane. Sie wurden überdüngt. Gleichzeitig wurde die wichtige thermohaline Zirkulation unterbrochen. Wie die kleinen und großen Seen kippten die Ozeane dann praktisch gleichzeitig um. Es wird vermutet, dass dieser globale marine Kipppunkt schon mehrfach überschritten wurde und zum Teil zu marinen Massenaussterben geführt hat, von denen sich die Ozeane erst nach Hunderttausenden von Jahren wieder erholen konnten. Der Komplexitätswissenschaftler Dirk Brockmann ist Professor am Institut für Biologie der Berliner Humboldt-Universität.

Jedes natürliche System ist zufälligen Umwelteinflüssen ausgesetzt

Wie aber kann man erkennen, ob ein System kurz vor einem Kipppunkt steht? Dirk Brockmann erläutert: „Eine graduelle Annäherung an einen Kipppunkt führt zu stärkeren zufälligen Schwankungen in den Systemen. Jedes natürliche System ist immer irgendwelchen zufälligen Umwelteinflüssen ausgesetzt, die es ein bisschen aus dem Gleichgewicht bringen, in das es dann von selbst wieder zurückkehrt.“ Ein klassisches Kipppunkt-System entsteht in der Fischerei.

Ohne Fischerei wächst zum Beispiel die Dorschpopulation in der Ostsee bis zu einem Gleichgewichtspunkt, an dem Reproduktion und limitiertes Futterangebot die Population konstant halten. Dirk Brockmann ergänzt: „Wird nun ein bestimmter Anteil der Population abgefischt, verringert sich zugleich die Konkurrenz der verbleibenden Population, und diese reguliert sich in etwa wieder auf den Gleichgewichtswert, trotz Fischerei.“ Wird aber zu viel Fischfang betrieben und der Kipppunkt überschritten, kollabiert die Dorschpopulation und erholt sich erst wieder, wenn deutlich weniger abgefischt wird als vor dem Erreichen des Kipppunkts.

Vor circa 34 Millionen Jahren herrschte auf der Erde ein tropisches Klima

In realen Situationen wie diesen hat man beobachtet, dass die Schwankungen in den Populationen deutlich zunehmen, sobald die Fischfangrate auch nur langsam erhöht wird, und besonders stark vor einem Kollaps. Dirk Brockmann weiß: „Auch bei erdgeschichtlichen großen klimatischen Veränderungen, zum Beispiel in den Übergängen von Eis- zu Wärmezeiten, hat man diese Kombination von verstärkten Schwankungen und „critical slowing down“ feststellen können.“

Vor ungefähr 34 Millionen Jahren ist die Erde von einem sehr warmen tropischen Klima ohne Eis an den Polkappen, das mehrere Hundert Millionen Jahre konstant andauerte, in eine kältere Zyklusphase mit vereisten Polkappen eingetreten. Dirk Brockmann fügt hinzu: „Ein Fingerabdruck dieses Treibhaus-Eishaus-Übergangs konnte sehr gut in Kalksedimentschichten des Südpazifiks gemessen werden, wo ein starker Anstieg der Kalkkonzentration nachgewiesen wurde.“ Aber schon einige Millionen Jahre vor dem abrupten Übergang kündigte sich dieser in den Schwankungen der Kalksedimente an. Quelle: „Im Wald vor lauter Bäumen“ von Dirk Brockmann

Von Hans Klumbies