Herkömmliche Methoden können uns nicht die Erkenntnisse liefern, die wir brauchen, um sich verändernde Ökosysteme zu verstehen, heißt es in der Studie

Wenn wir uns den Herausforderungen des Klimawandels und anderer globaler Umweltveränderungen stellen wollen, müssen wir die Komplexitätswissenschaft mit der Ökologie und dem Schutz der biologischen Vielfalt verbinden.

In einer aktuellen Studie, veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte Dr. Federico Riva, Dr. Caio Graco-Roza und Kollegen zeigen einen Weg auf, um dies zu erreichen, und sie hoffen auf das Potenzial für Durchbrüche in der Ökologie und Naturschutzbiologie.

Die Erde ist voller komplizierter, komplexer Systeme, deren Verständnis wir immer noch lernen. Vom globalen Finanzmarkt über die Funktionsweise des menschlichen Gehirns bis hin zu etwas so scheinbar Einfachem wie einem Vogelschwarm, der die Richtung ändert, oder den leuchtenden Lichtern von Glühwürmchen – überall um uns herum gibt es komplexe Systeme. Tatsächlich ist die Erde selbst ein komplexes System.

Obwohl verschiedene Arten komplexer Systeme im Allgemeinen schwer vorherzusagen sind, weisen sie bestimmte Gemeinsamkeiten auf, die uns helfen können, sie besser zu verstehen. Hier kommt die Komplexitätswissenschaft ins Spiel – es ist das Forschungsgebiet, das nach den gemeinsamen Prinzipien sucht, die allen Arten komplexer Systeme zugrunde liegen. Dies ist besonders wichtig, wenn es um das Verständnis unserer Umwelt geht, denn Ökosysteme sind Paradebeispiele für komplexe Systeme. Und da menschliche Aktivitäten diese Ökosysteme in einem beispiellosen Tempo verändern, müssen wir diese Komplexität in den Griff bekommen.

„Als Wissenschaftler verwenden wir gerne das Wort ‚komplex‘“, sagt Dr. Federico Riva, Assistenzprofessor an der VU Amsterdam, „aber Komplexität ist ein schwierig zu fassender Begriff. Wenn wir uns nicht darüber im Klaren sind, was wir unter Komplexität verstehen.“ , es kann Verwirrung stiften und unsere Bemühungen verlangsamen, zu verstehen, wie menschliche Aktivitäten Ökosysteme beeinflussen.“

Aber er sieht Hoffnung in der Komplexitätswissenschaft und sagt: „Traditionelle Methoden sind der Aufgabe, bestimmte Aspekte von Ökosystemen zu untersuchen, vielleicht nicht gewachsen, aber die Komplexitätswissenschaft bietet eine neue Perspektive. Wir müssen das Beste daraus machen, und das beginnt damit, die Vorrechte zu verstehen.“ komplexer Systeme sowie die Ziele und Ansätze der Komplexitätswissenschaft.

Um diesen Punkt zu veranschaulichen, betrachten Sie ein Waldstück. Dieses Ökosystem ist ein komplexes System, das nicht nur aus Bäumen, sondern auch aus unzähligen Tier-, Insekten- und Mikroorganismenarten besteht, die alle miteinander und mit den unbelebten Teilen der Umwelt, wie dem Boden und dem Klima, interagieren.

Stellen Sie sich nun vor, dass Menschen anfangen, einige Bäume als Bauholz zu fällen. Diese Störung des Systems wird nicht nur verändern, welche Bäume und Tiere im Wald verbleiben, sondern auch, wie diese Komponenten miteinander interagieren. Durch die Untersuchung der Verbindungen zwischen den Teilen, aus denen der Wald besteht, und allgemeiner der Muster, die auf verschiedenen Organisationsebenen entstehen könnten, wenn sich dieses System verändert, könnte die Komplexitätswissenschaft uns dabei helfen, vorherzusagen, was die Holzernte für den Wald als Ganzes bedeutet.

Dr. Caio Graco-Roza, Postdoktorand an der Universität Helsinki, sagt: „Wir haben uns eingehend mit umweltwissenschaftlichen Forschungsartikeln befasst, um zu verstehen, was Autoren im Sinn hatten, wenn sie über ökologische Komplexität sprachen. Wir fanden heraus, dass es eine gibt Es besteht weltweit großes Interesse an der Untersuchung der Komplexität in der Ökologie.“

Er fügt jedoch hinzu: „Diese Forschung steht nicht immer im Einklang mit den Schlüsselprinzipien der Komplexitätswissenschaft wie Nichtlinearitäten, Stabilität und Belastbarkeit.“ Aber er sieht einige Gemeinsamkeiten, insbesondere wenn es darum geht, dass Autoren ihre Arbeit auf Basistheorie, Skalierung und Makroökologie ausrichten – drei Paradigmen, die für die Komplexitätswissenschaft von zentraler Bedeutung sind.

Da wir immer schnellere Veränderungen im Klima und in der Landnutzung erleben, birgt die Organisation des Studiums der Komplexität großes Potenzial, unser Verständnis der natürlichen Welt mit neuen Ideen, Techniken und Perspektiven zu verbessern.