Den Zusammenhang zwischen dem Verlust der biologischen Vielfalt und den Lebenszyklen von Technologien verstehen

Die Bemühungen zur Verbesserung der ökologischen Nachhaltigkeit der Gesellschaft konzentrieren sich auf vier große Herausforderungen, die angegangen werden müssen: Klimawandel, Verschwendung natürlicher Ressourcen, Umweltverschmutzung und Verlust der biologischen Vielfalt.

Auswirkungen auf den Klimawandel lassen sich relativ einfach anhand der CO2-Emissionen charakterisieren. Wir haben sogar Möglichkeiten, die Emissionen anderer Treibhausgase wie Methan und Lachgas in CO2-Äquivalente umzurechnen, sodass wir die Gesamtauswirkungen auf das Klima in Tonnen CO2 berechnen können.

Ein ähnlicher Ansatz gilt jedoch nicht für den Verlust der biologischen Vielfalt, obwohl sich die Forscher weitgehend darüber einig sind, dass die Krise der biologischen Vielfalt ein erhebliches und globales Problem darstellt. Professor Peter Fantke, DTU Sustain, und seine Forschungsgruppe wollen quantifizierbare Wege finden, um den Verlust der biologischen Vielfalt für die Verwendung in der Ökobilanz (LCA) zu messen.

„Der Verlust der biologischen Vielfalt ist unglaublich komplex. Es geht nicht nur darum, die Anzahl der Arten zu zählen. Ebenso wichtig ist es zu wissen, dass genetische Variation sowie die Interaktion zwischen Arten und ihre jeweiligen Funktionen innerhalb eines Ökosystems – zum Beispiel eines Sees oder eines Waldes – berücksichtigt werden.“ „Diese Komplexität ist schwer zu messen und zu quantifizieren“, erklärt Peter Fantke.

Der Verlust der biologischen Vielfalt hat komplexe Ursachen

Um den Verlust der biologischen Vielfalt zu quantifizieren, ist es erforderlich, den Beitrag verschiedener Stressoren über ihre unterschiedlichen Pfade und Wirkungsmechanismen zu verstehen, wie z. B. chemische und plastische Emissionen, Modelle zur Übertragung von Labor- und Feldtestdaten zu einzelnen Organismen auf den Verlust von Arten, genetische und funktionelle Vielfalt und die Kombination davon Umfangreiche Datensätze.

Solche Datensätze umfassen Informationen zu Stressoren (z. B. verschiedene chemische Eigenschaften), ökotoxikologische Tests an verschiedenen Arten und Überwachungsdaten von Umgebungen an Land oder im Wasser (d. h. terrestrische und aquatische Umgebungen) zu Stressorkonzentrationen sowie zur Anzahl der Arten (Artenreichtum). ) und Individuen innerhalb jeder Art (Artenhäufigkeit).

„Die Freisetzung von Chemikalien und Kunststoffen in die Umwelt kann sich negativ auf die Artenvielfalt auswirken. Um diesen Zusammenhang zu verstehen, müssen jedoch viele andere Faktoren berücksichtigt werden. Dazu gehören beispielsweise die Wasser- und Bodenchemie sowie die Temperatur und der Hintergrund.“ Metallkonzentrationen, Einträge von Nährstoffen und organischem Material sowie die Jahreszeit der Überwachungsdatenerfassung, wobei im Winter typischerweise weniger Arten und im Sommer mehr Arten vorkommen.

Aufgrund des komplexen Zusammenspiels dieser Faktoren sind wir noch nicht in der Lage, die Grenzen jedes einzelnen Ökosystems hinsichtlich seiner Empfindlichkeit gegenüber chemischen und plastischen Emissionen aus unseren Produkt- und Technologielebenszyklen vollständig abzubilden“, sagt Peter Fantke.

Ökosysteme haben eine begrenzte Kapazität für vom Menschen verursachte Einflüsse

Die Forschungsgruppe hat erste Konzepte entwickelt, um die Auswirkungen chemischer Emissionen auf aquatische und terrestrische Arten mit Artenverlusten sowie dem Verlust genetischer und funktioneller Vielfalt zu verknüpfen und um lokale bis globale Kapazitätsgrenzen von Ökosystemen für die Bewältigung solcher Auswirkungen zu definieren. Die nächsten Schritte bestehen darin, Methoden und Daten aus der Umweltchemie, der Ökologie und den Erdsystemwissenschaften zu kombinieren, um jeden einzelnen Aspekt zu quantifizieren und letztendlich chemische Belastungen mit Schäden an Ökosystemleistungen in Verbindung zu bringen, also den Aufgaben, die Ökosysteme zum Beispiel zum Wohle des Menschen erfüllen Sauerstoff durch Photosynthese produzieren.

„Ziel unserer Arbeit ist es, die Quantifizierung von Schäden an der biologischen Vielfalt durch Chemikalien und andere Stressfaktoren in die Ökobilanz zu integrieren, um solche Umweltauswirkungen bei der Entwicklung neuer Produkte oder Technologien zu bewerten und zu minimieren. LCA verfügt bereits über messbare Zahlen für die Schäden in anderen Bereichen, die wir nutzen.“ Wir wollen beispielsweise die menschliche Gesundheit schützen, aber wir müssen noch relevante Messgrößen für den Umgang mit Schäden an der biologischen Vielfalt entwickeln“, sagt Peter Fantke.

Das ist keine leichte Aufgabe, denn jedes Ökosystem ist einzigartig und muss als solches bewertet werden. Es ist nicht möglich, die Verschmutzung einfach über verschiedene Ökosysteme hinweg zu aggregieren, da alle ihre eigenen Kapazitätsgrenzen für Schadstoffeinträge haben, abhängig von ihren individuellen Umweltbedingungen, Artenzusammensetzung und Hintergrundbelastungen.

„Als Ausgangspunkt konzentrieren wir uns auf datenreiche Süßwasserökosysteme, für die wir quantifizierbare Maße für den Verlust der biologischen Vielfalt haben wollen. Die nächsten Schritte werden darin bestehen, den Anteil der Ökosysteme weltweit zu bestimmen, die über ihre jeweilige Kapazität hinaus von chemischer Verschmutzung betroffen sind.“ „Wir wollen den Verlust der biologischen Vielfalt mit Schäden an Ökosystemleistungen in Verbindung bringen. Dazu gehört beispielsweise die Bestäubung von Blütenpflanzen einschließlich Nahrungspflanzen durch verschiedene Insektenarten oder Mikroorganismen, die organische Abfälle verarbeiten, um die Nährstoffe im Boden, in dem unsere Lebensmittel wachsen, zu nutzen“, sagt Peter Fantke.

Das ultimative Ziel besteht darin, in der Lage zu sein, zu quantifizieren, was die Artenvielfalt im Hinblick auf vom Menschen verursachte Auswirkungen aushalten kann, vom lokalen landwirtschaftlichen Maßstab bis zum größten Maßstab – der Biosphäre der Erde – und wie sich sowohl Auswirkungen als auch Wirkungskapazitäten einzelnen Produkt- und Technologielebenszyklen zuordnen lassen. eine nachhaltigere Technologieentwicklung weltweit zu unterstützen.

Es ist selbstverständlich, an einer technischen Universität zu arbeiten

Es mag etwas abwegig erscheinen, an einer technischen Universität an der Quantifizierung des komplexen Zusammenhangs zwischen chemischer oder plastischer Verschmutzung und dem Verlust der biologischen Vielfalt zu arbeiten. Aber für Peter Fantke ist es eine natürliche Konsequenz dessen, wofür seine Arbeit gedacht ist.

„Wenn wir die Auswirkungen auf die biologische Vielfalt reduzieren wollen, müssen wir verstehen, wie sich Emissionen entlang der Produkt- und Technologielebenszyklen auf unsere Ökosysteme auswirken. Dies kann mithilfe einer Lebenszyklusanalyse erfolgen, die eine Gesamtlebenszyklusperspektive berücksichtigt. Heute können Ingenieure neue Materialien entwerfen.“ , Produkte und Technologien für einen bestimmten Zweck. Wir müssen sicherstellen, dass die technologische Entwicklung nicht schädlich für die Umwelt ist. Daher ist die Quantifizierung des Zusammenhangs zwischen Technologielebenszyklen und den damit verbundenen Auswirkungen auf Menschen, natürliche Ressourcen und Biodiversität von entscheidender Bedeutung. Um Ökosysteme zu schützen „Wir müssen sie erst einmal verstehen“, erklärt Peter Fantke.

Die ersten Ergebnisse der Gruppenarbeit wurden in Fachzeitschriften veröffentlicht Wissenschaft der gesamten Umwelt, Umweltwissenschaft und -technologieUnd Umwelt International. Die Hoffnung besteht darin, dass es innerhalb der nächsten drei bis fünf Jahre möglich sein wird, eine Reihe quantifizierbarer Maßnahmen zum Verständnis und zur Minimierung negativer Auswirkungen von Produkten und Technologien auf die Biodiversität auf lokaler bis globaler Ebene beizutragen.