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3: Umweltbedrohungen - Biologie


3: Umweltbedrohungen

Unsere gemeinsame Reise: Ein Übergang zur Nachhaltigkeit (1999)

4 Umweltbedrohungen und -chancen

Die Ziele für einen Übergang zur Nachhaltigkeit, wie wir sie in Kapitel 1 dargelegt haben, bestehen darin, die menschlichen Bedürfnisse in den nächsten zwei Generationen zu befriedigen, gleichzeitig Hunger und Armut zu reduzieren und unsere ökologischen Lebenserhaltungssysteme zu erhalten. Die Aktivitäten zur Erreichung dieses Ziels können nur im Rahmen der Ressourcen- und Umweltbeschränkungen vorangetrieben werden. Viele Leute haben argumentiert, dass die Entwicklung, die zur Befriedigung zukünftiger menschlicher Bedürfnisse erforderlich ist, die lebenserhaltenden Fähigkeiten der Erde beschädigen könnte, wenn wir nicht dramatische Veränderungen in unseren menschlichen Unternehmungen vornehmen, was wiederum die Gesellschaft daran hindern würde, ihre Ziele zu erreichen. In diesem Kapitel stellen wir daher zwei verwandte Fragen:

&bull Welches sind die größten Bedrohungen, denen die Menschheit begegnen wird, wenn sie versucht, den Übergang zur Nachhaltigkeit zu bewältigen?

&bull Was sind die vielversprechendsten Möglichkeiten, diese Bedrohungen auf dem Weg zur Nachhaltigkeit zu vermeiden oder zu umgehen?

Unser Ziel ist es nicht, vorherzusagen, welche Umweltschäden durch die Entwicklung zu bestimmten Zeiten und an bestimmten Orten verursacht werden könnten – eine weitgehend sinnlose Aktivität für alle außer den spezifischsten und unmittelbarsten Entwicklungsplänen. Vielmehr geht es darum, einige der gravierendsten Umwelthindernisse hervorzuheben, die bei plausiblen Bemühungen zur Erreichung der in Kapitel 1 skizzierten Ziele und entlang von Entwicklungspfaden, wie sie in den Kapiteln 2 und 3 untersucht wurden, überwunden werden könnten, um rechtzeitig Maßnahmen zu ergreifen, um sie zu vermeiden oder zu umgehen diese Hindernisse. 1

Dieses Kapitel beginnt mit einer kurzen Diskussion der Ansätze und Probleme, die wir bei der Erkundung der Umweltgefahren berücksichtigt haben, denen Gesellschaften ausgesetzt sein können. Dann wenden wir uns den Bemühungen zu, den relativen Schweregrad von

diese Gefahren für bestimmte Zeiten und Orte. Unter der Leitung der Brundtland-Kommission analysieren wir als nächstes, wie menschliche Aktivitäten in einer Reihe von entscheidenden Entwicklungssektoren wichtige Herausforderungen und Chancen für den Übergang zur Nachhaltigkeit darstellen könnten. Schließlich wenden wir uns der Frage der Interaktionen zu, wie mehrere Entwicklungsaktivitäten mit komplexen Umweltsystemen interagieren können, um die Natur der vor uns liegenden Reise zu verändern.

Während unserer gesamten Diskussion versuchen wir nicht nur potenzielle Hindernisse für einen erfolgreichen Übergang zu identifizieren, sondern auch die Fähigkeiten, Kenntnisse und Materialien hervorzuheben, die am nützlichsten sein könnten, um die Gefahren zu erkennen und zu verstehen und Lösungen oder Zwischenkorrekturen zu entwickeln Adressieren sie. Wir kommen zu dem Schluss, dass es an jedem gegebenen Ort bedeutende, wenn auch oft ortsspezifische Möglichkeiten für Gesellschaften gibt, Ziele zu verfolgen, die menschlichen Bedürfnisse zu befriedigen und gleichzeitig die Lebenserhaltungssysteme der Erde zu erhalten. Einige dieser Möglichkeiten werden wahrscheinlich von einzelnen Akteuren – Unternehmen, Organisationen und Staaten – im normalen Verlauf ihrer eigennützigen Aktivitäten wahrgenommen. Andere hingegen erfordern integrative Planungs- und Managementansätze.

Konzeptionelle Probleme

Eine der schwierigsten Herausforderungen der Arbeit des Ausschusses und eine, die andere Versuche zur Bewertung der Fallstricke einer nachhaltigen Entwicklung behindert hat, bestand darin, zu bestimmen, welche der vielen potenziellen Probleme wirklich diejenigen sind, die nicht ignoriert werden können. Der vielleicht einfachste Ansatz könnte darin bestehen, alle denkbaren Ressourcenbeschränkungen oder Umweltreaktionen als potenzielle Bedenken für eine nachhaltige Entwicklung aufzulisten. Ebenso klar ist jedoch, dass eine Kanusteuergesellschaft, die versucht, öffentliche Mittel darauf zu konzentrieren, jede mögliche Gefahr in einem Fluss auf einmal zu vermeiden, wahrscheinlich in die falsche Richtung schaut, wenn er mit dem größten Felsen kollidiert. Wie können wir Bedrohungen unterscheiden, die zwar nicht unbedeutend sind, aber wahrscheinlich vermieden oder an sie angepasst werden können, von denen, die ein echtes Potenzial zum Versenken des Schiffes haben? Und wie können wir ein System entwickeln, das die Gesellschaft ermutigt, ihre Prioritäten unter allen Gefahren angesichts neuer Informationen und Erkenntnisse zu aktualisieren?

Eine weitere Schwierigkeit bei der Analyse ergibt sich dadurch, dass Gefährdungen räumliche und zeitliche Dimensionen und wichtige Wechselwirkungen haben. So vernetzt die Welt auch sein mag und wie global die Transformationen, die die Menschen ihr auferlegen, die Nachhaltigkeitswende auf einer Vielzahl lokaler Bühnen anders ablaufen wird. Weder das Bevölkerungswachstum noch der Klimawandel noch die Wasserbeschränkungen werden in Japan wie im Sudan sein. Die Umweltgefahren, die Nationen und Gemeinschaften als am bedrohlichsten empfinden, und die Reaktionsstrategien, nach denen sie suchen, werden weiterhin sein:

an verschiedenen Orten der Welt und zu verschiedenen Zeiten deutlich unterschiedlich. Darüber hinaus verfügen einige Komponenten des Umweltsystems über eine beeindruckende Widerstandsfähigkeit und Fähigkeit, sich von vom Menschen verursachtem oder natürlichem Stress zu erholen. Zeitliche Dynamiken und Variationen in der Belastbarkeit von Systemen verwirren die klare Beleuchtung kritischer Gefahren. Die Identifizierung von Gefahren muss auch der Schwierigkeit begegnen, kumulative und interaktive Auswirkungen und diskontinuierliche Veränderungen zu identifizieren, zu messen und vorherzusagen. Viele der Aktivitäten, die der Mensch ausübt, finden auf lokaler Ebene statt, aber da sich diese Aktivitäten auf der ganzen Welt wiederholen, kumulieren sich ihre Auswirkungen, lokale Veränderungen können zu regionalen und globalen Veränderungen führen. Viele der schlimmsten und bekanntesten Umweltprobleme (z. B. stratosphärischer Ozonabbau, Anoxie im Golf von Mexiko) resultieren aus der langsamen, täglichen Anhäufung kleiner Veränderungen und verstreuter Aktivitäten. Solche kumulativen Effekte werden erst bemerkt, wenn sie sich im Laufe der Zeit verstärkt haben oder wenn Nichtlinearitäten in der Reaktion globaler oder regionaler Systeme zu dramatischen und unvorhergesehenen Ereignissen führen. Auch Wechselwirkungen mehrerer Veränderungen führen zu Überraschungen. Als unwahrscheinlich erachtete Folgen werden oft übersehen, dennoch können seltene Ereignisse mit extremen oder großräumigen Folgen die Nachhaltigkeit des globalen Systems noch stärker beeinflussen als kumulierte Auswirkungen.

Es ist klar, dass Unsicherheit grassiert und Überraschungen vorprogrammiert sind. Die jüngsten Umweltüberraschungen reichten vom Auftreten "neuer" übertragbarer Krankheiten wie der Legionärskrankheit in einem Teil der entwickelten Welt, in dem solche Dinge als Gefahren der Vergangenheit angesehen wurden, bis hin zur Verwüstung der Stadt Bhopal in den Entwicklungsländern, Indien, bei einem sehr modernen Industrieunfall zu der verspäteten Entdeckung, dass die ungiftigen, nicht korrosiven FCKW, die gefährliche Kältemittel und Treibmittel verdrängt hatten, ihre eigenen ernsthaften Risiken bergen. 2 Weitere derartige Überraschungen sind wahrscheinlich, da das Erdsystem durch menschliche Aktivitäten zunehmend unter Druck gerät. Eine Schwierigkeit besteht darin, ein Gleichgewicht zwischen der falschen Erklärung von Handlungssicherheit und der fatalistischen Resignation zu finden, dass Gesellschaften nie genug wissen können, um zu wissen, wann und wie sie handeln sollen.

Im Umgang mit diesen Schwierigkeiten hat der Vorstand versucht, einen Prozess zu entwickeln, um Prioritäten zu setzen und Themen zu identifizieren, die besondere Aufmerksamkeit erfordern. Während unsere Analyse auf zahlreichen nationalen und internationalen „Bestandsaufnahmen“ aufbaut, konzentrieren wir uns letztendlich auf die Themen, die sektorübergreifend sind und die zusammenwirken, um gleichzeitig die Gesundheit von Mensch und Ökosystem, Stadtentwicklung, industriellen Fortschritt und nachhaltige landwirtschaftliche Produktion zu bedrohen. Wir kommen zu dem Schluss, dass integrative Lösungen – solche, die auf interagierende Herausforderungen in vielen Sektoren abzielen – der Schlüssel für den erfolgreichen Übergang zur Nachhaltigkeit sein werden.

Die Risikowahrnehmung ändert sich mit den Umständen, da der Druck steigt, Informationen gesammelt werden, technologische Fortschritte gemacht werden und Überraschungen auftreten. Die

Auch die Umweltherausforderungen, mit denen lokale Orte beim Übergang zur Nachhaltigkeit konfrontiert sind, werden aufgrund der inhärenten Unterschiede in der Ressourcenbasis und im biophysikalischen, sozialen und politischen Umfeld unterschiedlich sein. Diese Variationen umfassen Unterschiede in der geochemischen und ökologischen Anfälligkeit gegenüber Umweltverschmutzung, der Bildung von Sozialkapital und unzähligen anderen Details. Zusammen machen sie jede globale Übung zur Einstufung potenzieller Gefahren unbefriedigend. Wie konzentrieren wir uns dann auf Herausforderungen und Chancen, die global relevant, aber lokal sinnvoll sind?

Wir kommen zu dem Schluss, dass die schwerwiegendsten Bedrohungen diejenigen sind, die (1) die Fähigkeit mehrerer Sektoren fast jeder Gesellschaft beeinträchtigen, unseren normativen Zielen für Nachhaltigkeit näher zu kommen, (2) kumulative oder verzögerte Folgen haben, mit Auswirkungen über einen langen Zeitraum (3 ) irreversibel oder schwer zu ändern sind und/oder (4) ein bemerkenswertes Potenzial haben, miteinander zu interagieren, um die Tragsysteme der Erde zu beschädigen. Um die Probleme zu identifizieren, die diesen Kriterien entsprechen, greifen wir auf verschiedene Ansätze zurück. Zunächst verwenden wir eine umweltorientierte Analyse, 3 bei der Gefahren nach der Breite ihrer Folgen (z. Zweitens verwenden wir den von der Brundtland-Kommission 1987 vorgeschlagenen Rahmen der „gemeinsamen Herausforderungen“ für die Entwicklung in verschiedenen Sektoren als Grundlage für Expertengruppenanalysen zu Bedrohungen und Chancen für den Übergang zur Nachhaltigkeit. Schließlich identifizieren wir die Bedrohungen, die sich aus der Interaktion ergeben der sektoralen Aktivitäten.

Umweltperspektiven

Forscher 4 stützten sich auf die des UN-Umweltprogramms Die Weltumwelt: 1972&ndash1982, der US-Umweltschutzbehörde Unerledigte Geschäfte und eine Reihe anderer nationaler und internationaler Umweltbewertungen, die weltweit durchgeführt wurden, um eine Liste von 28 potenziellen Umweltgefahren zu erstellen, die die meisten Themen umfasste, die in einer oder mehreren dieser Studien als wichtig erachtet wurden. Die Gefahren wurden in fünf große Kategorien eingeteilt: Boden- und Wasserverschmutzung, Luftverschmutzung, Schadstoffe der menschlichen Umwelt (z. B. Luftverschmutzung in Innenräumen), Ressourcenverluste und Naturkatastrophen. Umweltdaten und explizite Werturteile über die relative Bedeutung von gegenwärtigen gegenüber zukünftigen Auswirkungen und der menschlichen Gesundheit gegenüber ökologischen Auswirkungen wurden dann kombiniert, um vergleichende nationale Rankings der Gesamtgefahrenliste zu erstellen. Aus ihrer Analyse geht hervor, dass die Verfügbarkeit von hochwertigem Süßwasser in den Vereinigten Staaten ein vorrangiges Anliegen ist, unabhängig davon, ob die menschliche Gesundheit, das Ökosystem oder die Belange von Materialien das größte Gewicht haben. Auch die eher regionalen bis globalen Probleme des stratosphärischen Ozonabbaus, des Klimawandels, der Versauerung, der troposphärischen Ozonproduktion und der Luftverschmutzung sind weit verbreitet

und hochrangige Probleme in allen drei Bereichen. Ein solcher Ansatz bildet die Grundlage, um Umweltbedrohungen Prioritäten zuzuweisen.

Zur Unterstützung der Aktivitäten dieses Gremiums wurde die Liste modifiziert 5 und mit acht anderen großen Bemühungen zur Bewertung von Umweltgefahren verglichen, wobei jede Gefahr danach bewertet wurde, wie wichtig sie den verschiedenen Bemühungen war (Tabelle 4.1). Betrachtet man Tabelle 4.1 als Ganzes, so sind einige Probleme wie Grundwasserverschmutzung und Waldschädigung von fast universeller Bedeutung. Andere, wie die Luftverschmutzung und Kontamination in Innenräumen, treten weniger häufig auf. Im Laufe der Zeit hat sich der Fokus von der Erschöpfung natürlicher Ressourcen und der Verschmutzung der Umwelt hin zum Verlust bestimmter Ökosysteme (z. B. Wälder) verlagert. In den Einzelbewertungen sind die als die schwerwiegendsten identifizierten Umweltbedrohungen häufig diejenigen, die für eine bestimmte Bevölkerung am stärksten sind. Der Bericht über Indien beispielsweise widmete den Gesundheitsgefahren von Chemikalien sowohl am Arbeitsplatz als auch bei versehentlichem Austreten große Aufmerksamkeit, vor allem weil die Katastrophe von Bhopal zum Zeitpunkt des Berichts noch ein großes Umweltereignis war.

Insgesamt legen diese Analysen nahe, dass die Wasser- und Luftverschmutzung für die meisten Nationen der Welt die höchsten Prioritäten für die meisten stärker industrialisierten Länder sind, Ozonabbau und Klimawandel ebenfalls einen hohen Stellenwert einnehmen, während für viele der weniger industrialisierten Länder, Dürren oder Überschwemmungen, Seuchenepidemien und die Verfügbarkeit lokaler lebender Ressourcen sind von entscheidender Bedeutung. Der Scored-Hazards-Ansatz 6 zeigt, dass genügend Daten vorhanden sind, um sowohl für heute als auch für die Zukunft einige relative Gefahren zu identifizieren. Es macht auch deutlich, dass die relative Gefährdungsrangliste —sogar globaler Umweltprobleme— stark von den Gegebenheiten der untersuchten Region abhängt.

Eine der Einschränkungen dieses Ansatzes besteht darin, dass Wechselwirkungen nicht berücksichtigt werden, beispielsweise die Tatsache, dass Probleme wie Wasserqualität, Versauerung und Klimawandel eng miteinander verbunden sind und dass Veränderungen in einem Bereich Folgen für Veränderungen in anderen haben werden. Da sich der Ansatz eher auf das Problem als auf die Ursache konzentriert, ist er allein kein gutes pragmatisches Werkzeug. Ohne die Ursachen zu kennen, sind Lösungen schwer zu entwickeln.

Entwicklungsperspektiven

Für eine andere Art von Perspektive haben wir auf der Arbeit des Berichts der Brundtland-Kommission aufgebaut Unsere gemeinsame Zukunft. 7 Im Interesse der Politikrelevanz brach dieses Bemühen mit der Tradition umweltbezogener Analysen. Stattdessen richtet sich die Analyse auf die "gemeinsamen Herausforderungen" an die Umwelt, die sich aus Entwicklungsaktivitäten in bestimmten Sektoren ergeben: Bevölkerungs- und Humanressourcenentwicklung, Städte,

Tabelle 4.1 Einschätzungen zur Bedeutung von Umweltgefahren

Quellen: UNCED (1992) Weltbank (1992) WRI (1996) UNEP (1982) Easterbrook (1995) Zentrum für Wissenschaft und Umwelt (1995) Rat für Umweltqualität und Außenministerium (1982) Brown (1956).

landwirtschaftliche Produktion, Industrie, Energie und lebende Ressourcen. Mit dem Brundtland-Konzept der „gemeinsamen Herausforderungen“ haben wir potenzielle sektorspezifische Ressourcen- und Umwelthindernisse für das Erreichen von Nachhaltigkeitszielen sowie die Möglichkeiten, die jeder Sektor bietet, um die schwerwiegendsten Bedrohungen zu reduzieren, zu verhindern oder zu mindern, bewertet. Darüber hinaus haben wir die Fortschritte der letzten zehn Jahre bei der Erreichung der in den Brundtland-„Herausforderungen“ identifizierten Maßnahmen bewertet.

Bevölkerung und Wohlbefinden

1987 formulierte die Brundtland-Kommission die Frage des Bevölkerungswachstums sowohl im Hinblick auf das Gleichgewicht zwischen Bevölkerung und Ressourcen als auch auf die Notwendigkeit von mehr Gesundheit, Wohlbefinden und Menschenrechten auf Selbstbestimmung. Heute sind diese Themen eng miteinander verbunden, und wir erkennen an, dass die Verringerung von Armut, schlechter Gesundheitszustand, Sterblichkeit und die Verbesserung der Bildungs- und Beschäftigungsmöglichkeiten für alle der Schlüssel zur Verlangsamung des Bevölkerungswachstums und zu einer klugen und nachhaltigen Nutzung von Ressourcen sind. Daher wird eine der wichtigsten Herausforderungen für den Übergang zur Nachhaltigkeit darin bestehen, das Bevölkerungswachstum zu reduzieren und gleichzeitig die Gesundheit, Bildung und Chancen der Weltbevölkerung zu verbessern.

Das Bevölkerungswachstum ist eine zugrunde liegende Bedrohung für die Nachhaltigkeit aufgrund des erhöhten Verbrauchs von Energie und Materialien, die erforderlich sind, um viel mehr Menschen zu versorgen, der Verdrängung und des Wettbewerbs um Ressourcen, der Umweltzerstörung und der Schwierigkeiten, die zusätzliche Zahlen bei den Bemühungen um die Förderung der menschlichen Entwicklung mit sich bringen . Heute ist das Bevölkerungswachstum in den meisten Industrieländern beendet und die Bevölkerungswachstumsraten gehen überall zurück, außer in Teilen Afrikas (siehe Kapitel 2), dennoch wird die Bevölkerungszahl im Jahr 2050 auf etwa 9 Milliarden geschätzt. In einer klassischen Zerlegung des zukünftigen Bevölkerungswachstums in Entwicklungsländern untersuchte ein Forscher die Hauptursachen für dieses anhaltende Wachstum: ungewollte Geburten aufgrund geringer Verfügbarkeit von Verhütungsmitteln, eine noch immer große gewünschte Familiengröße und die große Zahl junger Menschen im gebärfähigen Alter . 8 Derzeit geben 120 Millionen verheiratete Frauen (und noch viel mehr unverheiratete Frauen) in Umfragen an, dass sie trotz des Wunsches nach kleineren Familien oder nach mehr Zeit zwischen den Geburten keine Verhütung praktizieren. Die Deckung ihres Bedarfs an Verhütungsmitteln würde das zukünftige Bevölkerungswachstum um fast 2 Milliarden reduzieren. Gleichzeitig zeigen solche Erhebungen auch, dass die angestrebte Familiengröße in den meisten Entwicklungsländern immer noch über zwei Kindern liegt. Eine sofortige Reduzierung auf das Ersatzniveau (2,1) würde das zukünftige Wachstum um etwa 1 Milliarde reduzieren. Der Rest des zukünftigen Bevölkerungswachstums ist auf die sogenannte Bevölkerungsdynamik zurückzuführen, die auf die außerordentlich große Zahl junger Menschen zurückzuführen ist

Personen. Diese Dynamik sorgt dafür, dass das Bevölkerungswachstum jahrzehntelang anhält, selbst wenn die Fertilität auf das Ersatzniveau sinken sollte.

Die Bekämpfung jeder dieser Quellen für zukünftiges Wachstum könnte die Fertilität und die zukünftige Bevölkerungszahl weiter und schneller senken, als es die aktuellen Trends erwarten lassen. Zu den Möglichkeiten zählen die Bereitstellung von Verhütungsmitteln für diejenigen, die dies wünschen (Tabelle 4.2), die Beschleunigung von Trends, die zu einer geringeren gewünschten Familiengröße führen, und die Verlangsamung des Bevölkerungswachstums, das sich aus der großen Zahl von heute lebenden zukünftigen Eltern ergibt. 9 Die Verknüpfung der freiwilligen Familienplanung mit anderen Gesundheitsdiensten für Reproduktion und Kinder kann den Zugang zu Verhütungsmitteln für viele, die dies wünschen, verbessern. Die Verbesserung des Überlebens von Kindern, ihrer Bildung und des Status von Mädchen und Frauen wurde mit dem Wunsch nach kleineren Familien in Verbindung gebracht und kann dazu führen. Die Erhöhung des gebärfähigen Alters, vor allem durch die Verbesserung der Sekundarschulbildung und der Einkommensmöglichkeiten für heranwachsende Mädchen, kann die Dynamik des Bevölkerungswachstums bremsen. Alle diese Chancen könnten, wenn sie genutzt würden, direkt zu unseren gesellschaftlichen Zielen für einen Übergang zur Nachhaltigkeit beitragen, gleichzeitig würden sie durch den Einfluss dieser Faktoren auf die Verringerung der endgültigen Bevölkerungsgröße die Wahrscheinlichkeit erhöhen, Umweltziele zu erreichen.

Bedrohungen für das menschliche Wohlergehen stammen aus vielen Umweltquellen. Umweltfaktoren können sich direkt auf die menschliche Gesundheit auswirken —durch die Exposition gegenüber Luftverschmutzung, Schwermetallen und synthetischen Chemikalien—und indirekt durch den Verlust der natürlichen biologischen Kontrolle über opportunistische Erreger und Überträger von Infektionskrankheiten. Wegen menschlicher Einführungen fast

Tabelle 4.2 Projektionen der Bevölkerungsgröße der Entwicklungsländer mit und ohne ungewollte Geburten

Prognostizierte Bevölkerungsgröße (Milliarden) in Jahr

Standard* (bei ungewollten Geburten)

Auswirkung ungewollter Fruchtbarkeit

*Projektion der Weltbank gemäß Bos et al.

Quelle: Bongaarts (1994). Mit freundlicher Genehmigung der American Association for the Advancement of Science.

Vor 50 Jahren trägt die globale Umwelt heute eine Reihe synthetischer Chemikalien, die die menschliche Physiologie beeinträchtigen können, einschließlich des endokrinen Systems, des Immunsystems und der neurologischen Funktion. 10 Darüber hinaus nimmt die Schwermetalldeposition in der Umwelt zu und wird in Entwicklungsszenarien, die zur Erfüllung unserer normativen Ziele impliziert sind, weiter zunehmen. Die gesundheitlichen Auswirkungen einer Schwermetallbelastung können erheblich sein und langfristige neurologische Auswirkungen auf Intelligenz und Verhalten umfassen.Luftverschmutzung ist in vielen Regionen der Welt ein kritisches Problem städtischer Systeme, und die Zunahme der Luftverschmutzung in einer sich schnell verstädternden Welt wirft ernsthafte Bedenken hinsichtlich der menschlichen Gesundheit und der Gesundheit von Pflanzen und natürlichen Ökosystemen auf. Wie in Kapitel 2 beschrieben, gab es in den letzten Jahrzehnten ein Aufkommen, Wiederaufleben und eine Umverteilung von Infektionskrankheiten. Der potenzielle Ausbruch von Krankheiten in einer zunehmend bevölkerten Welt ist eine ernsthafte Bedrohung für die Nachhaltigkeitsziele. Diese Krankheiten bedrohen die menschliche Gesundheit, die Wassersicherheit, die Ernährungssicherheit und die Gesundheit des Ökosystems.

Glücklicherweise gibt es aufgrund biologischer und anderer wissenschaftlicher Revolutionen und politischer Reformen in den letzten Jahrzehnten Möglichkeiten, die Gesundheitsrisiken durch die Exposition gegenüber Umweltbedrohungen anzugehen. Die Biotechnologie ist vielversprechend (zum Beispiel bei der Entwicklung neuer Medikamente und Diagnostika, schädlingsresistenter Nutzpflanzen, Pflanzen mit geringem Wasserbedarf, biologisch abbaubaren Pestiziden und Herbiziden). Richtlinien, die die Punktquellen der Luftverschmutzung, die Ablagerung von Schwermetallen und die Entsorgung synthetischer Chemikalien kontrollieren, tragen zur Lösung gesundheitsbezogener Probleme für die lokale und regionale Bevölkerung bei und können sich für zukünftige Generationen sehr stark auszahlen. Auch die Einrichtung von Frühwarnsystemen und anderen prädiktiven Fähigkeiten zur Identifizierung von Bedingungen, die Ausbrüchen und Häufungen von Infektionskrankheiten förderlich sind, könnte für Gesundheitseinrichtungen auf allen räumlichen Ebenen nützlich sein.

Darüber hinaus ergeben sich durch die Interaktionen dieses Sektors des menschlichen Wohlbefindens mit anderen eine Reihe von Möglichkeiten. Beispielsweise hätte die Reduzierung von Industrieabfällen durch industrieökologische Ansätze große Vorteile für die menschliche Gesundheit und auch für die Umwelt, die durch den Energie- und Wassersektor beeinflusst wird, durch eine effizientere Nutzung dieser Ressourcen. Schließlich können die Erhaltung natürlicher Ökosysteme und der Schutz ihrer Dienste die menschliche Gesundheit in vielerlei Hinsicht beeinflussen, unter anderem durch die Bereitstellung natürlicher Feinde für Krankheitsüberträger sowie durch natürliche Wasser- und Luftreinigungs- und -versorgungssysteme.

Städte

Im Laufe des nächsten halben Jahrhunderts wird die städtische Bevölkerung wahrscheinlich von derzeit 3 ​​Milliarden auf vielleicht 7 Milliarden Menschen anwachsen, wobei der größte Teil des Wachstums

die in Nicht-OECD vorkommen (siehe Kapitel 2 und 3). 11 Städte sind Motoren des Wirtschaftswachstums und der Schaffung von Wohlstand, der Innovation und Kreativität, aber sie sind auch Orte extremen Reichtums und Armut, ungleichen Zugangs zu Trinkwasser und sanitären Einrichtungen, Umweltverschmutzung und Problemen der öffentlichen Gesundheit. Wie die Brundtland-Kommission feststellte, ging das Wachstum der städtischen Bevölkerung oft der Entwicklung von Wohnraum, Infrastruktur und Arbeitsplätzen voraus, die zur Erhaltung dieser Bevölkerung erforderlich sind. In den zehn Jahren von 1985 bis 1995, in denen der Brundtland-Bericht veröffentlicht wurde, sind weltweit 81 Städte mit über einer Million Einwohnern hinzugekommen. 12 Während dieser Zeit wurden dramatische und erfolgreiche Anstrengungen unternommen, um die Wasser-, Luft- und Sanitärversorgung in den städtischen Zentren der Entwicklungsländer zu verbessern. Aber die Zahl der Stadtbewohner ohne ausreichendes Wasser, die schlechter sanitärer Versorgung und Luftverschmutzung ausgesetzt sind, ist gestiegen, da das Bevölkerungswachstum in den Städten die Investitionen überstiegen hat. 13 Die gesundheitlichen Folgen von unzureichendem Trinkwasser und schlechter sanitärer Versorgung sind am stärksten von den Armen zu spüren.

Zu den großen Herausforderungen der Stadtentwicklung zählt die Luftverschmutzung, die vor allem durch das Zusammenwirken von Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden, die in Industrie- und Verkehrsprozessen entstehen, sowie durch Heizen und Kochen entsteht. 14 Während Investitionen in die Luftreinhaltung in Industrieländern in vielen Städten zu einer Reduzierung der Luftschadstoffe geführt haben, ist die Luftverschmutzung in den Industrieländern nach wie vor ein großes Problem. In den Vereinigten Staaten leben etwa 80 Millionen Menschen in Gebieten, die den Luftqualitätsnormen nicht entsprechen, und in vielen europäischen Städten liegen auch die Luftschadstoffkonzentrationen über den geltenden Normen. 15 Gleichzeitig hat sich die Luftqualität in den Städten der industrialisierten Welt verschlechtert. Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass weltweit 1,4 Milliarden Stadtbewohner Luft atmen, die nicht den Luftqualitätsstandards der WHO entspricht. 16

Auch der Zugang zu Wasser- und Sanitärversorgung stellt schnell wachsende Städte vor enorme Herausforderungen. Trotz konzertierter Bemühungen in den 1980er Jahren, die von der Weltgesundheitsorganisation als "Internationale Dekade für Trinkwasserversorgung und Sanitärversorgung" bezeichnet wurden, waren 1990 etwa 200 Millionen Stadtbewohner ohne sichere Wasserversorgung und rund 400 Millionen ohne ausreichende Sanitärversorgung. 17 In den größten Städten der industrialisierten Welt haben die ärmsten Bevölkerungsgruppen in den Slums und am Stadtrand tendenziell den geringsten Zugang zu sauberem Wasser. In Sao Paulo beispielsweise lebten 1993 fast 20 Prozent der Stadtbevölkerung in Slums (Favelas genannt), rund 85 Prozent der Favelas hatten keine Kanalisation. 18 Innovative technologische Möglichkeiten—wie die Kanalisation von Eigentumswohnungen, 19 verbesserte belüftete Grubenlatrinen, verschiedene kostengünstigere Abwasserbehandlungen und Ansätze zur Wiederverwendung von kommunalem Abwasser— stehen zur Verfügung, um flexible und kostengünstige Dienstleistungen bereitzustellen und werden in einigen Regionen mit Erfolg eingesetzt. müssen aber noch breit angewendet werden. Auch in einigen Bereichen, wie z

Kasten 4.1 Wasserversorgung von Mexiko-Stadt

Die Bevölkerung von Mexiko-Stadt beträgt ungefähr 20 Millionen, Tendenz steigend, mit starker Zuwanderung aus ländlichen Gebieten. Das anhaltende Wachstum hat eine hohe Nachfrage an ein instabiles Wasserversorgungsnetz gestellt, das darauf ausgelegt ist, den größten Teil des Wassers der Stadt (72 Prozent) aus dem Mexiko-Stadt-Aquifer zu gewinnen, der der Metropolregion zugrunde liegt. Zunehmende Bodensenkungen, Grundwasserverschmutzung und unzureichende Entsorgung gefährlicher Abfälle haben die Grundwasserleiter und das Wasserversorgungsnetz anfällig für Verschmutzungen gemacht und stellen ein Risiko für die öffentliche Gesundheit dar. Eine binationale Studie des Problems wurde 1995 gemeinsam von der Mexico Academy of Science, der Mexico Academy of Engineering und dem US National Research Council durchgeführt. Die Studie gab Empfehlungen zum Management der Wasserversorgung durch Mess- und Preismechanismen, erforderliche Forschung, Behandlung kommunalen Abwassers vor der Entsorgung, Ansätze zur Nachfragesteuerung, ein umfassendes Grundwasserschutzprogramm, eine Vielzahl von Wasseraufbereitungssystemen und mögliche institutionelle Änderungen im Zusammenhang mit der Anwendung eine neue kulturelle Perspektive auf den Wert des Wassers in Mexiko-Stadt. 20 Bemerkenswert ist, dass diese umfassende Studie mehrere Ansätze für eine verbesserte Bewirtschaftung und Erhaltung von Wasser empfiehlt, und keinen, der eine weitere Ressourcenentwicklung beinhaltet.

B. Mexiko-Stadt (siehe Kasten 4.1), kann der Behandlung von kommunalem Abwasser im Rahmen eines umfassenden Plans zur Verbesserung des Gleichgewichts von Wasserversorgung, Wasserbedarf und Wassereinsparung hohe Priorität eingeräumt werden.

Im Jahr 1900 gab es nur 16 Städte mit einer Bevölkerung von 1 Million oder mehr, 1994 gab es 305 solcher Städte und von diesen hatten 13 mehr als 10 Millionen Einwohner. 21 Der größte Teil dieses Wachstums fand in den letzten 50 Jahren statt. Wie in Kapitel 2 beschrieben, gehen die Projektionen des Bevölkerungswachstums davon aus, dass es bis 2050 fast 7 Milliarden Stadtbewohner geben wird. Die schnellste Expansion von Städten mit hoher Dichte wird in den nächsten Jahrzehnten stattfinden. Dieser Trend bietet die Chance, moderne Anlagen nach dem neuesten Stand der Technik zu bauen und effiziente Infrastruktursysteme für die Erbringung von Dienstleistungen bereitzustellen. Der Erhalt und die Verbesserung der Qualität, Anpassungsfähigkeit, Zuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit und Effizienz dieser Systeme sind auch für etablierte und alternde Städte von entscheidender Bedeutung. Die Realisierung dieser Chancen hängt natürlich von der Weitsicht, dem Willen, dem Kapital und den Anreizen ab, sie zu nutzen. Die Nutzung dieser Chancen würde dazu beitragen, den zukünftigen Bedarf an Wohnraum zu decken und gleichzeitig den Fußabdruck auf der Fläche und bei Effizienzsteigerungen den Energie- und Materialbedarf zu reduzieren.

Landwirtschaft und Ernährungssicherheit

Die Aufgabe, in den nächsten 50 Jahren mehrere Milliarden Menschen zusätzlich zu ernähren, ist eine beispiellose Herausforderung, die mit biophysikalischen,

Umwelt- und institutionelle Gefahren und Hindernisse. Die Nahrungsmittelnachfrage wird als Reaktion auf das Bevölkerungswachstum, das Wachstum des Pro-Kopf-Einkommens und die Versuche, die Unterernährung der Ärmsten zu verringern, steigen. Bis 2050 könnte sich die Nahrungsmittelnachfrage in Abhängigkeit vom Einkommenswachstum und der Art der Ernährung fast verdoppeln, um die prognostizierte Bevölkerung zu versorgen. 22 Doch die Wege zur Erfüllung dieser Forderungen sind noch lange nicht klar. Die Herausforderung, diese Bevölkerung zu ernähren und den Hunger zu reduzieren, erfordert dramatische Fortschritte sowohl bei der Nahrungsmittelproduktion, auf die wir uns hier konzentrieren, als auch bei der Verteilung und dem Zugang zu Nahrungsmitteln. Die Produktion der weltweit gehandelten Grundnahrungsmittel (Mais, Weizen, Reis, Sojabohnen, Geflügel und Schweine) wird durch neue Technologien vorangetrieben, die sich bereits im Privatsektor befinden oder sich schnell in Richtung des Privatsektors entwickeln. 23 Das Aufkommen genetischer Biotechnologien, die durch geistige Eigentumsrechte und Patente geschützt sind, zieht enorme private Investitionen nach sich. Globale Märkte und die Bewegung von privatem Kapital in die Verarbeitung und Vermarktung haben die Effizienz der Abwicklung erhöht. Das Marktgleichgewicht zwischen reichen und armen Ländern, Monopolkontrolle und Umweltauswirkungen aufgrund des Umfangs der Geschäftstätigkeit bleiben wichtige Themen. Industrielle Technologien sind wichtige Motoren für weiteres Wachstum. Die Aussichten für ein Produktionswachstum der zahlreichen "kleinen" oder regionalen Grundnahrungsmittel wie Maniok, Yamswurzel, Kartoffeln, Körnerleguminosen, Hirse, weißer Mais, Sorghum und andere Pflanzen, die für die Ernährungssicherheit eines großen Teils der Armen der Welt von entscheidender Bedeutung sind, sind nicht annähernd so optimistisch. Ein solches Wachstum ist derzeit nicht im Gange und wird auch auf absehbare Zeit nicht prognostiziert. Die Brundtland-Kommission erkannte, dass große strategische Anstrengungen erforderlich sind, um die Herausforderung, eine wachsende Bevölkerung zu ernähren, in den letzten 10 Jahren eine Verringerung der Ressourcen für die internationale Agrarforschungsgemeinschaft sowie Indikatorwerte zu verzeichnen haben, die zunehmend die Fähigkeit der Welt zur Steigerung zeigen Die Nahrungsmittelproduktion stagniert. 24

Während des letzten halben Jahrhunderts kamen die dramatischen Zuwächse in der Pflanzenproduktion, die fast weltweit (mit Ausnahme insbesondere von Subsahara-Afrika) zu verzeichnen waren, aus vier miteinander verbundenen Quellen: Ausweitung des Anbaulandes, verstärkter Einsatz von Düngemitteln und Schädlingsbekämpfungschemikalien, Expansion Bewässerungsfläche und die Einführung ertragreicher Pflanzensorten. Die im 21. Jahrhundert erforderliche weitere Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion wird deutlich schwieriger zu bewerkstelligen sein als in der unmittelbaren Vergangenheit. 25 Trotz der in der Vergangenheit raschen Ertragssteigerungen gibt es derzeit Schwierigkeiten, die Ertragsobergrenzen für Getreide anzuheben. Die schrittweise Reaktion auf die Zunahme des Düngemitteleinsatzes ist in vielen Bereichen zurückgegangen. Der Ausbau von bewässertem Land ist teurer geworden und hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten dramatisch verlangsamt. Aufgrund des steigenden Wasserbedarfs mit zunehmender Urbanisierung stehen der Landwirtschaft immer weniger Wasservorräte zur Verfügung. 26 Verlust der Bodenfruchtbarkeit und Degradation landwirtschaftlicher Flächen aufgrund unsachgemäßer Bewirtschaftung, Klimawandel und anderer Faktoren

wurde in einigen landwirtschaftlichen Gebieten umgekehrt, ist aber gleichzeitig in vielen anderen Gebieten zu einem wichtigen Thema geworden. 27 So hat beispielsweise die Ausweitung der Bewässerungsfläche in Verbindung mit der fehlenden Gestaltung und Umsetzung eines anreizkompatiblen Bewässerungsmanagements zu Staunässe und Bodenversalzung beigetragen. Auch die Verringerung der landwirtschaftlichen Produktivität aufgrund von Veränderungen der Luft- und Wasserqualität, von denen einige von der Landwirtschaft selbst ausgehen, haben Anlass zur Sorge gegeben. 28 Zunehmende Schädlingsprobleme aufgrund zunehmender Pestizidresistenzen durch den Missbrauch chemischer Pestizide, die Dezimierung natürlicher Feinde und das Eindringen neuer Schädlinge geben ebenfalls Anlass zur Sorge. 29 Jedes dieser Probleme allein könnte die Bemühungen um eine Steigerung der Produktion und des Ertrags behindern. Zusammen bedrohen diese biophysikalischen Faktoren einen erfolgreichen Übergang zur Nachhaltigkeit.

Vielleicht noch wichtiger sind die Bedrohungen, die mit unzureichenden Investitionen in den Agrarsektor heute für Forschung, Bildung, technologische Entwicklungen und den Wissens- und Informationstransfer in die Entwicklungsländer verbunden sind. 30 Lokale landwirtschaftliche Forschungskapazitäten, lokale öffentliche und private Kapazitäten, um den Erzeugern Wissen, Technologie und Materialien zur Verfügung zu stellen, sowie die schulische oder informelle Bildung von Landwirten und Landarbeitern sind für ein nachhaltiges Wachstum der landwirtschaftlichen Produktion erforderlich. Das internationale Agrarforschungssystem und die Forschungsgemeinschaft des Privatsektors sind wichtige Quellen für neues Wissen und neue Technologien 31, aber diese Systeme sind nur wirksam, wenn tragfähige nationale und regionale Forschungssysteme vorhanden sind, die in der Lage sind, neue Technologien an die lokalen agroklimatischen Bedingungen anzupassen. Schließlich hängen Produktivität und Nachhaltigkeit von dem Wissen ab, das die Landwirte in die Bewirtschaftung ihrer Ressourcen einbringen, und die Ausbildung in der Produktion ist von entscheidender Bedeutung. Die Institutionen müssen den Landwirten Fortschritte bei den Technologie- und Managementansätzen ermöglichen, und die lokalen Finanzkredit- und Arbeitsmärkte müssen effektiv funktionieren.

Einschränkungen der institutionellen Kapazitäten können einer der Gründe dafür sein, dass die Länder Afrikas südlich der Sahara die Produktivitätsgewinne, die durch die grüne Revolutionstechnologie in Süd- und Südostasien und Lateinamerika erzielt wurden, nicht realisiert haben. Institutionelle Beschränkungen können zusammen mit politischer Instabilität, komplexen Landbesitzsystemen und einzigartigen agroklimatischen Umgebungen zu dem offensichtlichen Rückstand bei den Produktivitätsgewinnen dort beitragen. Das Verständnis der Dimensionen und Faktoren, die dieses Versagen kontrollieren, ist von entscheidender Bedeutung, da Subsahara-Afrika die Hauptregion ist, in der das Wachstum der landwirtschaftlichen Produktion hinter dem Bevölkerungswachstum zurückbleibt. Eine der großen Herausforderungen der Nachhaltigkeitswende wird darin bestehen, neue und geeignete Ansätze zur Verbesserung der Nahrungsmittelproduktion in dieser Region zu entwickeln.

Wenn die Entwicklung der internationalen und nationalen Agrarforschung

Systeme aufrechterhalten wird, gibt es viele Möglichkeiten, unsere Fähigkeit zu verbessern, auf die wachsende Weltnachfrage nach Nahrungsmitteln zu reagieren und gleichzeitig Ressourcen und die Umwelt zu schonen. Verbesserte Sorten und besseres Management könnten zu Ertragssteigerungen führen, zumindest bis zu grundlegenden pflanzenphysiologischen Grenzen. Wissenschaftliche und technologische Durchbrüche, insbesondere im Bereich der Biotechnologie, könnten langfristig zu einer Aufhebung der Ertragsobergrenzen führen, die durch die Technologien der grünen Revolution festgelegt wurden. 32 Die Biotechnologie steckt noch in den Kinderschuhen und ihre Anwendung ist umstritten. Nichtsdestotrotz schreiten sowohl die Wissenschaft als auch die Technologie rasch voran, und die Entwicklung und Verbreitung von Biotechnologien kann in vielen Gebieten der Welt eine wichtige Rolle bei der Steigerung und Aufrechterhaltung der landwirtschaftlichen Produktion spielen.

Während die Biotechnologie erhebliche Hoffnungen auf eine Verbesserung der Pflanzenproduktion und der Effizienz der Ressourcennutzung birgt, gibt es viele andere Möglichkeiten, die Nahrungsmittelproduktion zu steigern und aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die Umweltfolgen zu verringern. Der Schutz und der sorgsame Umgang mit Boden, Wasser und biologischen Ressourcen liegen vielen dieser Chancen zugrunde, und mancherorts wurden bereits vielversprechende Managementansätze entwickelt und erfolgreich eingesetzt. Beispielsweise nutzt das integrierte Nährstoffmanagement wie das integrierte Pflanzenschutzmanagement die ökologischen Prozesse, die in Böden und Pflanzenökosystemen ablaufen, und nutzt sie in Kombination mit industriellen Inputs, um die Produktivität zu optimieren und die Verbreitung von Pestiziden und Nährstoffen zu reduzieren. 33 Ein ökologisch orientierter Pflanzenschutz nutzt die biologische Vielfalt, um den Einsatz von Pestiziden zu reduzieren. Der verstärkte Einsatz effizienter Bewässerungssysteme wird die Wasserversorgung erhalten und erhalten und den Wettbewerb mit städtischen und anderen Nutzungen verringern. 34 In Züchtungsprogrammen kann eine stärkere Beachtung der Flexibilität und genetischen Vielfalt von Kulturpflanzen die Fähigkeit des Agrarsektors erhöhen, auf Klima- und andere Umweltüberraschungen zu reagieren in vielen Regionen den Korb der Ernährungssicherung für die Armen erweitern. Damit diese Möglichkeiten genutzt werden können, sind neue Erkenntnisse sowohl über das biophysikalische Pflanzensystem als auch über die soziologischen Umsetzungsbarrieren erforderlich. Die Nutzung dieser Möglichkeiten wird dazu beitragen, den Nahrungsbedarf für die Zukunft zu decken. der menschlichen Bevölkerung, während gleichzeitig Wasser in Gebieten mit Knappheit bewahrt und der Druck auf das Land verringert wird.

Industrie

In den nächsten zwei Generationen wird sich der Weltmarkt für Güter und Dienstleistungen voraussichtlich verdoppeln bis vervierfachen (Kapitel 2 und Kapitel 3 Anhang). Mit diesem Anstieg wird ein enormer Materialbedarf einhergehen. Verschwendung, Umweltverschmutzung und Umweltzerstörung jetzt vermeiden

im Zusammenhang mit der Gewinnung, Verarbeitung und dem Verbrauch von Materialien sowie die Reduzierung des Energie- und Wassereinsatzes in die industrielle Produktion sind die wichtigsten Themen beim Übergang zur Nachhaltigkeit. In den 10 Jahren seit der Aufforderung der Brundtland-Kommission an die Industrie, mit weniger mehr zu produzieren, haben sowohl die Industrie als auch die Verbraucher erhebliche Verbesserungen bei der Reduzierung und Wiederverwendung von Materialien erzielt. Der in Kapitel 2 diskutierte Trend zur Steigerung der Materialnutzungseffizienz und Dematerialisierung muss jedoch universell und mit viel schnellerem Tempo umgesetzt werden, um die rasant steigenden Produktionsprognosen für die nächsten Jahrzehnte auszugleichen.

Die Nachfrage nach Materialien für expandierende Märkte kann in einigen Fällen durch Ressourcenknappheit begrenzt sein. Bei einer Energieversorgung zu wettbewerbsfähigen Preisen wird die gestiegene Nachfrage jedoch höchstwahrscheinlich zu erheblichen Materialsubstitutionen führen. Absolute Materialknappheit ist zumindest in den nächsten Jahrzehnten unwahrscheinlich. 36 Die Materialherausforderung hingegen ist wahrscheinlich mit Umweltverschmutzung aufgrund des „Auslaufens“ von Materialien aus den Herstellungs-, Verarbeitungs- und Verbrauchssystemen verbunden. 37 Solche Leckagen umfassen nicht nur ungiftige, sondern wertvolle Materialien, die in den Produktions- und Verbrauchsströmen verschwendet werden, sondern auch solche von einer Vielzahl von giftigen und gefährlichen Stoffen, die in der industriellen Produktion verwendet werden. In den Vereinigten Staaten fallen jedes Jahr mehr als 12 Milliarden Tonnen Industrieabfälle an, und feste Siedlungsabfälle, zu denen auch Verbraucherabfälle gehören, fallen pro Jahr in einer Menge von 0,2 Milliarden Tonnen an. 38 Es ist klar, dass eine solche Restproduktion unter Kontrolle gebracht oder besser noch verhindert werden muss.

Auch hier handelt es sich bei einigen dieser Leckagen nicht nur um den Verlust wertvoller Materialien, sondern auch um Stoffe, die eine spezifische toxikologische und ökologische Bedrohung darstellen. Mehr als 100.000 Industriechemikalien sind heute im Einsatz, und ihre Zahl steigt rasant in der expandierenden Landwirtschaft, Metall-, Elektronik-, Textil- und Lebensmittelindustrie. 39 Einige der Wirkungen dieser Chemikalien sind bekannt, aber für die meisten dieser Chemikalien liegen keine ausreichenden Daten für eine gesundheitliche Bewertung vor.Einige, wie die persistenten organischen Schadstoffe, werden weit über ihre Entstehungsorte hinaus verteilt und konzentrieren sich auf ihrem Weg in die Nahrungskette. Die Exposition des Menschen gegenüber diesen Schadstoffen kann Immunstörungen, Fortpflanzungs- und Verhaltensanomalien sowie Krebs verursachen. Außerdem können Schwermetalle wie Blei, Kupfer und Zink Hunderte von Jahren in der Umwelt verbleiben, wenn der Mensch ihnen ausgesetzt ist, kann dies zu Nierenschäden, Entwicklungsverzögerungen, Krebs und Autoimmunreaktionen führen. Dennoch haben die weltweite Produktion, der Verbrauch und die Zirkulation vieler giftiger Metalle und organischer Stoffe aufgrund ihres Nutzens für viele industrielle Aktivitäten im letzten halben Jahrhundert dramatisch zugenommen, obwohl sich die Produktion Anfang der 1970er Jahre zu verlangsamen begann und die Emissionen zurückgingen (Abbildung 4.1 ). Aber es gibt zahlreiche Möglichkeiten, den Materialeinsatz zu reduzieren sowie

umweltschädliche Leckagen. Aufarbeitung oder Wiederaufarbeitung gebrauchter Produkte oder ihrer Teile, Änderung der Beschaffenheit des verwendeten Produkts in einen neuen Zustand zum Erreichen des gleichen Zwecks (normalerweise Erbringung einer Dienstleistung anstelle des Produkts), 40 und Recycling und Wiederverwendung von gebrauchten Teilsystemen, Teilen und Materialien in Produkten erfordern alle im Allgemeinen viel weniger Energie, Kapital und Arbeit als die ursprüngliche Herstellung der Materialien und Produkte. Außerdem minimieren solche Prozesse Umweltschäden. Es liegt nahe, unser Wissen über die Rolle der Industrie im Material-, Energie- und Produktfluss, die Auswirkungen von Marktkräften (z. B. auf das Recycling) und die Möglichkeiten zur Veränderung dieser Flüsse zu untersuchen das System für eine effizientere Energienutzung, eine Verringerung der Umweltschäden und eine Verbesserung der Effizienz der Bereitstellung von Gütern und Dienstleistungen.

In den letzten Jahren haben sich viele Industrien dazu bewegt, die Effizienz des Materialeinsatzes bei der Verarbeitung zu erhöhen und den Verlust von Schrott und anderen Abfällen aus dem Produktionszyklus zu kontrollieren. So führte beispielsweise ein Unternehmensplan zur Einführung von Kundenrücknahmeprogrammen (Kopierer sowie Einwegteile wie Tonerkartuschen für Kopierer) zu wiederaufbereiteten Geräten aus 30.000 Tonnen Kopiergeräten, wodurch sowohl die Deponiebelastung als auch der Rohstoffverbrauch reduziert wurden und Energie. 41 Die Kontrolle von Leckagen ist auch ein Mittel zur Kostenkontrolle für die industrielle Produktion, und es gibt Präzedenzfälle für die Schaffung rentabler Industriebetriebe auf der Grundlage der Rückgewinnung von Verbrauchsmaterialien. In einigen Teilen der Welt wurden auch Ansätze verwendet, die die Abfallproduktion kontrollieren und das Austreten von Materialien auf der Verbraucherseite reduzieren. Das Produktrecycling hat dramatisch zugenommen und das Design von Produkten zur Erleichterung des Recyclings ist zu einem Grundsatz der "industriellen Ökologie" geworden. 42 Trotz dieser Erfolge kommt es weltweit zu einem Verlust wertvoller Materialien durch Leckagen. Somit liegt eine bedeutende Reihe von Herausforderungen in der Entwicklung von Anreizen für höhere Effizienz und geringere Leckagen aus Erzeuger- und Verbrauchersystemen. Zu diesen Maßnahmen gehören (1) die Bereitstellung von Anreizen zur Ermittlung des bisher nicht anerkannten wirtschaftlichen Werts von Materialien (2) die Beseitigung historischer Marktverzerrungen (z. B. Subventionen), die Entscheidungen beeinträchtigen könnten, die ohne die Verzerrungen nachhaltiger wären und (3) die Bereitstellung von Anreizen für den Übergang zu wettbewerbsfähiger Energie, deren Produktion nicht zur Freisetzung von Kohlendioxid führt (dh durch die Verwendung von Nicht-Kohlenstoff-Quellen oder Kohlenstoffbindung).

Abgesehen von den Herausforderungen im Zusammenhang mit der Reduzierung und Beseitigung von Industrieabfällen bringt der sich schnell ändernde industrielle Weg das allgemeine Problem mit sich, Probleme in neuen Industrien zu antizipieren und die Beschäftigungsdynamik in eine Zukunft mit viel mehr Menschen zu projizieren. In den letzten zehn Jahren hat sich eine Verlagerung hin zu mehr Beschäftigung und

Abbildung 4.1
Globale Produktion und Verbrauch ausgewählter giftiger Metalle, 1850-1990. Die
Die Zahl zeigt, dass in den letzten 20 Jahren die Emissionen von Blei, Kupfer und Zink
haben begonnen zu sinken.
Quelle: Nriagu (1979). Aktualisiert in Nriagu (1996). Mit freundlicher Genehmigung des Macmillan
Magazines, Ltd. und der American Association for the Advancement of Science.

Produktivität in der Industrie. Dennoch könnten die aktuellen Trends zur Produktion von mehr durch weniger Menschen zu einer anhaltenden Arbeitslosigkeit einer größeren Bevölkerung führen, ein Gespenst, das von der Brundtland-Kommission nicht vorhergesehen wurde. 43

Wie die vorstehenden Absätze deutlich machen, steht die Industrie vor vielen enormen Herausforderungen und einer großen Verantwortung für die Verringerung und Vermeidung von Umweltproblemen im Zusammenhang mit Industrieabfällen und Leckagen. Gleichzeitig steht ihr aber auch eine enorme Chance für eine massive Marktexpansion, die Entwicklung neuer Technologien (und damit neue Produktmöglichkeiten, auch über die Produkte hinaus, für die die Technologien entwickelt wurden) und die Schaffung völlig neuer Märkte gegenüber basierend auf den Anforderungen von Neukunden in den Industrieländern. Es besteht auch ein großes Potenzial für die industrialisierte Welt, Übergangstechnologien zu neuen, saubereren Technologien zu überspringen, ohne die gleiche Umweltzerstörung wie die industrialisierte Welt durch den Einsatz traditionellerer Technologien zu erleiden. Das Kapital, die Barrieren und

Anreize zur Verbreitung müssen verstanden und angegangen werden, um dieses Potenzial auszuschöpfen. Das Erreichen der gekoppelten Ziele von Design und Produktion für die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte und für Umwelt- und Ressourcenschutz ist die entscheidende Herausforderung für die Industrie des nächsten Jahrhunderts, und die daraus resultierenden Auswirkungen werden in allen anderen Sektoren spürbar sein. Die direkte Einbeziehung der Industrie in diese Herausforderungen und bei der Suche nach Mitteln zu ihrer Bewältigung bietet die Möglichkeit, kreative Akteure auf freiwilliger Basis sowie unter Anreiz- und Regulierungskräften in den Prozess einzubeziehen.

Energie

Energie ist ein wichtiger Bestandteil der meisten Aktivitäten der industrialisierten und industrialisierten Volkswirtschaften. Es ist erforderlich, Materialien zu gewinnen, zu verarbeiten, herzustellen und zu recyceln, um Wohnungen und Geschäftsräume zu heizen und zu kühlen, Lebensmittel zu produzieren, Menschen und Güter zu bewegen und die Kommunikation zu betreiben. Für einen erfolgreichen Übergang zur Nachhaltigkeit müssen die Energiequellen in ausreichendem Maße wachsen, um andere energieabhängige Aktivitäten aufrechtzuerhalten, gleichzeitig aber nur wenige oder gar keine Umweltkosten in Form von lokaler Luftverschmutzung, Kohlendioxid, giftigen Rückständen und Plünderungen verursachen Land. Die Welt wird einen Weg finden müssen, der es 9 Milliarden Menschen oder mehr ermöglicht, einen Lebensstil zu führen, der Energie benötigt und gleichzeitig die menschliche Gesundheit und die Gesundheit der Biosphäre von lokaler bis globaler Ebene schützt und erhält.

Zahlreiche Umweltgefahren, darunter Klimawandel, Versauerung von Wasser und Boden sowie Luftverschmutzung, resultieren aus unserer Abhängigkeit von fossiler Energie. Allein oder zusammen können diese erheblichen und sich häufenden Gefahren einen Übergang zur Nachhaltigkeit beeinflussen. Diese Umweltrisiken sind die wichtigsten Faktoren, mit denen der Energiesektor heute konfrontiert ist, und nicht die Beschränkungen der fossilen Energieressourcen. In den meisten Industrienationen beginnen Emissionskontrollen, die lokale und regionale Umweltverschmutzung unter Kontrolle zu bringen. Im Gegensatz dazu wirft in weiten Teilen der Entwicklungsländer die lokale und regionale Verschmutzung ernsthafte und wachsende Probleme auf. Was die globalen atmosphärischen Veränderungen betrifft, so hat in den 10 Jahren seit dem Brundtland-Bericht ein Großteil der Welt die Bedrohung durch Treibhausgasemissionen durch internationale Konventionen und Abkommen anerkannt, aber mit wenigen Ausnahmen wurden keine ernsthaften Emissionsbeschränkungen eingeführt (siehe Kapitel 1 und 2).

Seit Jahren gibt es Bedenken hinsichtlich der begrenzten Reserven an fossilen Brennstoffen. Moderne Schätzungen deuten jedoch darauf hin, dass die Welt trotz umfangreicher früherer Förderungen über sehr große Reserven verfügt. Ohne "Externality"-Steuern (Steuern, die auf diese Brennstoffe zur Deckung ihrer Umweltkosten erhoben werden) oder andere politische Änderungen werden fossile Brennstoffe wahrscheinlich noch für Jahrzehnte reichlich vorhanden und billig bleiben. Eine Reihe von direkten und indirekten Subventionen


36.3 Umweltgrenzen des Bevölkerungswachstums

In diesem Abschnitt gehen Sie den folgenden Fragen nach:

  • Was sind die Merkmale und Unterschiede zwischen exponentiellen und logistischen Wachstumsmustern?
  • Was sind Beispiele für exponentielles und logistisches Wachstum natürlicher Populationen?

Anschluss für AP ® Kurse

Populationsökologen verwenden mathematische Methoden, um die Populationsdynamik zu modellieren. Diese Modelle können verwendet werden, um Veränderungen in einer Population zu beschreiben und zukünftige Veränderungen besser vorherzusagen. Die Anwendung von Mathematik auf diese Modelle (und die Möglichkeit, die Gleichungen zu manipulieren) ist für AP ® vorgesehen. (Denken Sie daran, dass Sie für die AP ® -Prüfung Zugang zu einem Formelblatt mit diesen Gleichungen haben.)

Die vorgestellten Informationen und die hervorgehobenen Beispiele im Abschnitt unterstützen Konzepte, die in Big Idea 4 des AP ® Biology Curriculum Framework skizziert sind. Die im Curriculum Framework aufgeführten AP ® -Lernziele bieten eine transparente Grundlage für den AP ® -Biologiekurs, eine forschungsbasierte Laborerfahrung, Unterrichtsaktivitäten und AP ® -Prüfungsfragen. Ein Lernziel verbindet erforderliche Inhalte mit einer oder mehreren der sieben wissenschaftlichen Praktiken.

Große Idee 4 Biologische Systeme interagieren miteinander, und diese Systeme und ihre Interaktionen besitzen komplexe Eigenschaften.
Beständiges Verständnis 4.A Wechselwirkungen innerhalb biologischer Systeme führen zu komplexen Eigenschaften.
Grundlegendes Wissen 4.A.5 Gemeinschaften bestehen aus Populationen von Organismen, die auf komplexe Weise interagieren.
Wissenschaftliche Praxis 2.2 Der Student kann mathematische Routinen auf Größen anwenden, die Naturphänomene beschreiben.
Lernziel 4.12 Der Student ist in der Lage, mathematische Routinen auf Größen anzuwenden, die Gemeinschaften beschreiben, die aus Populationen von Organismen bestehen, die auf komplexe Weise interagieren.
Grundlegendes Wissen 4.A.5 Gemeinschaften bestehen aus Populationen von Organismen, die auf komplexe Weise interagieren.
Wissenschaftliche Praxis 6.4 Der Student kann auf der Grundlage wissenschaftlicher Theorien und Modelle Behauptungen und Vorhersagen über Naturphänomene aufstellen.
Lernziel 4.13 Der Schüler ist in der Lage, die Auswirkungen einer Veränderung der Bevölkerung der Gemeinde auf die Gemeinde vorherzusagen.

Obwohl Lebensgeschichten allgemein beschreiben, wie sich viele Merkmale einer Population (wie z. Diese genaueren Modelle können dann verwendet werden, um Veränderungen, die in einer Population auftreten, genau zu beschreiben und zukünftige Veränderungen besser vorherzusagen. Bestimmte seit Jahrzehnten akzeptierte Modelle werden nun aufgrund ihrer mangelnden Vorhersagefähigkeit modifiziert oder sogar aufgegeben, und die Wissenschaftler streben nach effektiven neuen Modellen.

Exponentielles Wachstum

Charles Darwin wurde in seiner Theorie der natürlichen Auslese stark vom englischen Geistlichen Thomas Malthus beeinflusst. Malthus veröffentlichte 1798 ein Buch, in dem es heißt, dass Bevölkerungen mit unbegrenzten natürlichen Ressourcen sehr schnell wachsen, was ein exponentielles Wachstum darstellt, und dass das Bevölkerungswachstum dann abnimmt, wenn die Ressourcen erschöpft sind, was auf ein logistisches Wachstum hinweist.

Das beste Beispiel für exponentielles Wachstum sind Bakterien. Bakterien sind Prokaryonten, die sich durch prokaryontische Spaltung vermehren. Diese Teilung dauert bei vielen Bakterienarten etwa eine Stunde. Wenn 1000 Bakterien in einen großen Kolben mit unbegrenzter Nährstoffzufuhr gegeben werden (damit die Nährstoffe nicht aufgebraucht werden), gibt es nach einer Stunde eine Teilungsrunde und jeder Organismus teilt sich, was zu 2000 Organismen führt – eine Zunahme von 1000. In einer weiteren Stunde wird sich jeder der 2000 Organismen verdoppeln und 4000 produzieren, was einer Zunahme von 2000 Organismen entspricht. Nach der dritten Stunde sollten sich 8000 Bakterien im Kolben befinden, eine Zunahme von 4000 Organismen. Das wichtige Konzept des exponentiellen Wachstums ist, dass die Bevölkerungswachstumsrate– die Zahl der Organismen, die in jeder reproduktiven Generation hinzugefügt werden – beschleunigt sich, das heißt, sie nimmt mit immer größerer Geschwindigkeit zu. Nach 1 Tag und 24 dieser Zyklen wäre die Bevölkerung von 1000 auf über 16 Milliarden angewachsen. Wenn die Bevölkerungszahl, n, ist über der Zeit aufgetragen, a J-förmige Wachstumskurve produziert wird (Abbildung 36.9).

Das Bakterienbeispiel ist nicht repräsentativ für die reale Welt, in der die Ressourcen begrenzt sind. Darüber hinaus sterben einige Bakterien während des Experiments ab und vermehren sich daher nicht, was die Wachstumsrate verringert. Daher wird bei der Berechnung der Wachstumsrate einer Bevölkerung der Todesrate (D) (Anzahl der Organismen, die während eines bestimmten Zeitintervalls sterben) wird von der abgezogen Geburtenrate (B) (Anzahl der Organismen, die während dieses Intervalls geboren werden). Dies wird in der folgenden Formel dargestellt:

Die Geburtenrate wird normalerweise pro Kopf (für jeden Einzelnen) ausgedrückt. Daher, B (Geburtenrate) = bN (die Geburtenrate pro Kopf“B“ multipliziert mit der Anzahl der Individuen “n") und D (Sterblichkeitsrate) =dN (die Sterblichkeitsrate pro Kopf „d“ multipliziert mit der Anzahl der Personen „n“). Außerdem interessieren sich Ökologen für die Population zu einem bestimmten Zeitpunkt, einem unendlich kleinen Zeitintervall. Aus diesem Grund wird die Terminologie der Differentialrechnung verwendet, um die „momentane“ Wachstumsrate zu erhalten und die Veränderung in Anzahl und Zeit mit einer augenblicksspezifischen Messung von Anzahl und Zeit.

Beachten Sie, dass die „D“, das mit dem ersten Begriff verbunden ist, bezieht sich auf die Ableitung (wie der Begriff in der Infinitesimalrechnung verwendet wird) und unterscheidet sich von der Sterberate, auch „D.“ Der Unterschied zwischen Geburten- und Sterbeziffer wird weiter vereinfacht, indem der Begriff „R“ (intrinsische Steigerungsrate) für den Zusammenhang zwischen Geburten- und Sterberaten:

Der Wert "R" kann positiv sein, was bedeutet, dass die Population an Größe zunimmt, oder negativ, was bedeutet, dass die Population an Größe abnimmt oder null, wenn die Größe der Population unverändert bleibt, ein Zustand, der als . bekannt ist Null Bevölkerungswachstum. Eine weitere Verfeinerung der Formel erkennt an, dass verschiedene Arten selbst unter idealen Bedingungen inhärente Unterschiede in ihrer intrinsischen Wachstumsrate aufweisen (die oft als Fortpflanzungspotenzial angesehen wird). Offensichtlich kann sich ein Bakterium schneller vermehren und eine höhere intrinsische Wachstumsrate aufweisen als ein Mensch. Die maximale Wachstumsrate einer Art ist ihre biotisches Potenzial, oder Rmax, wodurch die Gleichung geändert wird in:

Logistisches Wachstum

Exponentielles Wachstum ist nur möglich, wenn unendliche natürliche Ressourcen verfügbar sind, dies ist in der realen Welt nicht der Fall. Charles Darwin erkannte diese Tatsache in seiner Beschreibung des „Kampfes ums Dasein“, der besagt, dass Individuen (mit Mitgliedern ihrer eigenen oder anderen Spezies) um begrenzte Ressourcen konkurrieren. Die Erfolgreichen werden überleben, um ihre eigenen Eigenschaften und Eigenschaften (von denen wir jetzt wissen, dass sie durch Gene übertragen werden) schneller an die nächste Generation weiterzugeben (natürliche Selektion). Um die Realität begrenzter Ressourcen zu modellieren, entwickelten Populationsökologen die logistisches Wachstum Modell.

Tragfähigkeit und das Logistikmodell

In der realen Welt mit ihren begrenzten Ressourcen kann sich das exponentielle Wachstum nicht unbegrenzt fortsetzen. Exponentielles Wachstum kann in Umgebungen auftreten, in denen es nur wenige Individuen und reichlich Ressourcen gibt, aber wenn die Anzahl der Individuen groß genug wird, werden die Ressourcen erschöpft, was die Wachstumsrate verlangsamt. Schließlich wird die Wachstumsrate ein Plateau erreichen oder abflachen (Abbildung 36.9). Diese Populationsgröße, die die maximale Populationsgröße darstellt, die eine bestimmte Umgebung unterstützen kann, wird als bezeichnet Tragfähigkeit, oder K.

Die Formel, die wir zur Berechnung des logistischen Wachstums verwenden, addiert die Tragfähigkeit als dämpfende Kraft in die Wachstumsrate. Der Ausdruck "Kn” gibt an, wie viele Individuen in einem bestimmten Stadium zu einer Population hinzugefügt werden können, und “Kn" geteilt durch "K“ ist der Bruchteil der Tragfähigkeit, der für weiteres Wachstum zur Verfügung steht. Somit wird das exponentielle Wachstumsmodell durch diesen Faktor eingeschränkt, um die logistische Wachstumsgleichung zu generieren:

Beachten Sie, dass wenn n ist sehr klein, (K-N)/K wird nah an K/K oder 1, und die rechte Seite der Gleichung reduziert sich auf Rmaxn, was bedeutet, dass die Bevölkerung exponentiell wächst und nicht von der Tragfähigkeit beeinflusst wird. Auf der anderen Seite, wenn n ist groß, (K-N)/K nahe Null, was bedeutet, dass das Bevölkerungswachstum stark verlangsamt oder sogar gestoppt wird. So wird das Bevölkerungswachstum in großen Populationen durch die Tragfähigkeit stark verlangsamt K. Dieses Modell berücksichtigt auch die Bevölkerung mit einem negativen Bevölkerungswachstum oder einem Bevölkerungsrückgang. Dies tritt auf, wenn die Anzahl der Individuen in der Population die Tragfähigkeit überschreitet (weil der Wert von (K-N)/K negativ ist).

Ein Graph dieser Gleichung liefert an S-förmige Kurve (Abbildung 36.9), und es ist ein realistischeres Modell des Bevölkerungswachstums als das exponentielle Wachstum. Es gibt drei verschiedene Abschnitte zu einer S-förmigen Kurve. Anfangs ist das Wachstum exponentiell, da nur wenige Individuen und reichlich Ressourcen zur Verfügung stehen. Wenn dann die Ressourcen knapper werden, sinkt die Wachstumsrate. Schließlich pendelt sich das Wachstum bei der Tragfähigkeit der Umwelt ein, wobei sich die Populationsgröße im Laufe der Zeit kaum ändert.

Rolle des intraspezifischen Wettbewerbs

Das Logistikmodell geht davon aus, dass jedes Individuum innerhalb einer Population den gleichen Zugang zu Ressourcen und damit die gleichen Überlebenschancen hat. Für Pflanzen sind die Wassermenge, Sonnenlicht, Nährstoffe und der Platz zum Wachsen die wichtigen Ressourcen, während bei Tieren Nahrung, Wasser, Unterkunft, Nistplatz und Partner zu den wichtigen Ressourcen gehören.

In der realen Welt bedeutet die phänotypische Variation zwischen Individuen innerhalb einer Population, dass einige Individuen besser an ihre Umwelt angepasst sind als andere. Die daraus resultierende Konkurrenz zwischen Populationsmitgliedern derselben Art um Ressourcen wird als bezeichnet intraspezifische Konkurrenz(intra- = „innerhalb“ -spezifisch = „Spezies“). Die intraspezifische Konkurrenz um Ressourcen kann Populationen, die weit unter ihrer Tragfähigkeit liegen, nicht beeinträchtigen – die Ressourcen sind reichlich vorhanden und alle Individuen können das bekommen, was sie brauchen. Mit zunehmender Bevölkerungszahl verschärft sich dieser Wettbewerb jedoch. Darüber hinaus kann die Ansammlung von Abfallprodukten die Tragfähigkeit einer Umwelt verringern.

Beispiele für logistisches Wachstum

Hefe, ein mikroskopisch kleiner Pilz, der zur Brotherstellung verwendet wird, zeigt im Reagenzglas die klassische S-förmige Kurve (Abbildung 36.10 .).ein). Sein Wachstum verlangsamt sich, wenn die Bevölkerung die für das Wachstum notwendigen Nährstoffe aufbraucht. In der realen Welt gibt es jedoch Variationen dieser idealisierten Kurve. Beispiele für Wildpopulationen sind Schafe und Seehunde (Abbildung 36.10B). In beiden Beispielen überschreitet die Populationsgröße kurzzeitig die Tragfähigkeit und fällt danach wieder unter die Tragfähigkeit.Diese Fluktuation der Populationsgröße tritt weiterhin auf, da die Population um ihre Tragfähigkeit schwankt. Aber auch mit dieser Oszillation bestätigt sich das logistische Modell.


HIPPO – Eine Bedrohung für die Biodiversität

Als Umweltschützer muss man sich um die Fauna genauso kümmern wie um die Flora. Während die Pflanzenarten für die Existenz des Menschen sehr wichtig sind, kann die Rolle der Tiere im Ökosystem nicht ignoriert werden. In den letzten Jahren wurde das Töten dieser Tiere häufig beobachtet und hat [&hellip]

Als Umweltschützer muss man sich um die Fauna genauso kümmern wie um die Flora. Während die Pflanzenarten für die Existenz des Menschen sehr wichtig sind, kann die Rolle der Tiere im Ökosystem nicht ignoriert werden. In den letzten Jahren wird das Töten dieser Tiere häufig beobachtet und ist in vielen Ländern als Hauptproblem aufgetaucht. Naturschutzbiologen und Wissenschaftler, die versuchen, das Aussterben bedrohter Arten zu verhindern, verwenden das Wort ‘HIPPO’, um sich an die verschiedenen Dinge zu erinnern, die Tiere und Pflanzen bedrohen, denn jeder Buchstabe steht für eine andere Bedrohung. Werfen wir einen Blick darauf und versuchen zu beobachten, wie all dies zu einer Bedrohung für diese Arten wird.

H- Zerstörung des Lebensraumes

Wälder auf der ganzen Welt werden unter dem Deckmantel der Entwicklung abgeholzt und verbrannt. Wälder in den tropischen Gebieten werden gerodet, um Platz für Farmen zu schaffen. Aber der tropische Waldboden ist sehr arm, und so müssen die Bauern weiterziehen und immer mehr Wälder zerstören, um ihre Pflanzen anzubauen. Unternehmen fällen auch Wälder für ihr Holz oder um Platz für andere Plantagen zu schaffen, in denen die Wildtiere ihre Heimat verlieren. Jedes Jahr wird 1 % der tropischen Wälder der Welt zerstört. Bedroht Sie das nicht? Nun, einige hundert Jahre und tropische Wälder werden verschwinden. Und warum noch hundert Jahre warten, jeder gefällte Baum bringt schlechte Nachrichten für einheimische Pflanzen- und Tierarten. Feuchtgebiete – Seen, Teiche, Sümpfe, Sümpfe und Flüsse sind ebenfalls stark gefährdete Lebensräume, die den Schadstoffen zugeschrieben werden.

Ein brillanter Cartoon, der die Ängste der Vögel beschreibt, wenn ihr Lebensraum zerstört wird.

ICH-Invasive Arten

Invasive oder eingeschleppte Schädlingsarten haben weltweit zum Aussterben vieler einheimischer Tiere und Pflanzen geführt. Eingeführte Arten haben oft eine sehr schädliche Wirkung auf einheimische Arten. Zum Beispiel wurden 1859 24 Kaninchen zur Jagd nach Australien eingeführt. Kaninchen brüten schnell, und in einer Umgebung ohne ihre natürlichen Feinde nahm ihre Zahl so schnell zu, dass es in weniger als hundert Jahren 600 Millionen auf dem ganzen Kontinent gab! Die Kaninchen übernahmen die Ressourcen und Lebensräume von einheimischen Arten, wie dem heute vom Aussterben bedrohten Bandicoot.

Umweltverschmutzung verseucht die natürliche Umwelt mit schädlichen Substanzen, die durch menschliche Aktivitäten erzeugt werden. Ein Beispiel für Umweltverschmutzung ist eine Ölpest. Dies geschieht, wenn Öl aus einem Tanker, einer Pipeline oder einer Raffinerie versehentlich ins Meer gelangt. Die Verschüttung bildet eine dünne Ölschicht, die als Slick bezeichnet wird, die das Leben im Meer vergiftet und das Fell und die Federn von Seevögeln und Säugetieren beschädigt. Aufgrund der kontaminierten Atmosphäre flohen die meisten Tiere auf der Suche nach einem geeigneten Ort zum Leben. Mit dem Bau und der Erweiterung jeder neuen Stadt steigt die Umweltverschmutzung und damit auch die Gefahr für diese Arten.

P-Population

Das Wachstum der menschlichen Bevölkerung ist heute die größte Bedrohung für die natürliche Umwelt. Es gibt über 7 Milliarden Menschen auf der Welt. Ganz einfach, es gibt nicht genug Platz für eine natürliche Umgebung, um mit all diesen Menschen zusammenzuleben, und das Land, das sie brauchen, um ihnen Nahrung und Unterkunft zu bieten. Infolgedessen werden im Rennen um das Überleben des Stärksten Tiere und Pflanzen unter den Wolkenkratzern zerquetscht.

Ö-Überjagen und Überernten

Es besteht eine große Nachfrage nach tierischen Produkten wie Walöl und Walfleisch, Elefantenelfenbein sowie Nashorn- und Tigertrophäen. Obwohl alle diese Tiere inzwischen durch verschiedene Gesetze vor der Jagd geschützt sind, geht die illegale Wilderei weiter.

Andere Arten werden überfischt – sie werden schneller verwendet als sie ersetzt werden können – was wahrscheinlich zu Rückgang und Aussterben führen wird. Kabeljau ist heute in vielen Gebieten vor der Küste Amerikas und in der Nordsee zu selten, um gefangen zu werden – und die Situation ist bei vielen anderen Fischarten ähnlich. Auch Pflanzenarten können leicht übererntet werden – der Paranussbaum könnte vom Aussterben bedroht sein, weil nicht genug seiner Nüsse im Regenwald zurückbleiben, um zu einem neuen Baum heranzuwachsen.

Die enorme Nachfrage nach Stoßzähnen und anderen tierischen Produkten ermutigt Wilderer und Jäger.

Wenn wir alle einen kleinen Beitrag zum Erhalt der natürlichen Ressourcen leisten, tragen wir dazu bei, dass viele weitere Tier- und Pflanzenarten nicht gefährdet werden. Museen sind wahrscheinlich der einzige Ort, an dem wir die Überreste ausgestorbener Tiere finden können, aber an diesem Tag ist es nicht allzu weit, dass unsere Kinder ein Museum besuchen, um einen Tiger anstelle eines Zoos oder Nationalparks zu sehen. Während sich die Menschheit heute ihrer Existenz in der Rasse der Tier- und Pflanzenarten rühmen mag, ist sicher, dass, wenn letztere ausgestorben sind, für erstere nicht mehr viel Zeit bleiben wird. Die beiden sind stark voneinander abhängig und sollten nicht getrennt werden. Ohne die wertvollen Pflanzen und Tiere wird die menschliche Existenz nichts sein. Sie gehören genauso zur Erde wie wir, ihre Existenz gibt uns eine Identität. Schätze sie. Sie sind deine.


Dem Klimawandel begegnen

Der Klimawandel verschärft viele der Umweltprobleme, mit denen wir derzeit konfrontiert sind. Sie stellt eine erhebliche langfristige Bedrohung dar, die unser gemeinsames Handeln erfordert, um ihre Ursachen zu verhindern und mit ihren Auswirkungen umzugehen.

Die Verschmutzung durch schädliche Treibhausgasemissionen, insbesondere Kohlendioxid, ist die Hauptursache für den Klimawandel. Zu den wichtigsten Bemühungen der National Wildlife Federation gehören die Reduzierung der Treibhausgasverschmutzung durch tierfreundliche Richtlinien und Projekte für saubere Energie sowie die Reduzierung der Entwaldung auf nationaler und internationaler Ebene. Über unsere Grenzen hinaus fördern wir nachhaltige Produktionsmethoden durch die Entwicklung marktbasierter Lösungen und Strategien für wichtige Agrarrohstoffe wie Palmöl, Soja und Biomaterialien.

Neben der Entwaldung trägt die Verbrennung fossiler Brennstoffe erheblich zu den Treibhausgasemissionen bei. Die National Wildlife Federation geht dieses Problem an, indem sie die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert und sich für erneuerbare Energiequellen wie Solar- und Windkraft einsetzt. Neben präventiven Maßnahmen ist die National Wildlife Federation führend im Bereich "Klima-intelligenter Naturschutz", der vorausschaut und neue Herausforderungen, die durch den Klimawandel entstehen, in unsere Naturschutzbemühungen einbezieht.


3: Umweltbedrohungen - Biologie

Abbildung 1. Jedes der acht großen Biome der Welt zeichnet sich durch charakteristische Temperaturen und Niederschlagsmengen aus. Auch Polareiskappen und Berge werden gezeigt.

Es gibt acht große terrestrische Biome: tropische Regenwälder, Savannen, subtropische Wüsten, Chaparral, gemäßigtes Grasland, gemäßigte Wälder, boreale Wälder und arktische Tundra. Biome sind großräumige Umgebungen, die sich durch charakteristische Temperaturbereiche und Niederschlagsmengen auszeichnen. Diese Variablen wirken sich auf die Vegetations- und Tierarten aus, die in diesen Gebieten vorkommen können. Da ein Biom durch das Klima definiert wird, kann das gleiche Biom in geographisch unterschiedlichen Gebieten mit ähnlichem Klima vorkommen (Abbildung 1 oben).

Tropische Regenwälder in äquatorialen Regionen gefunden werden (Abbildung 1) sind die artenreichsten terrestrischen Biome. Diese Artenvielfalt ist vor allem durch Abholzung und Abholzung für die Landwirtschaft außerordentlich bedroht. Tropische Regenwälder werden auch als Apotheke der Natur bezeichnet, da das Potenzial für neue Medikamente weitgehend in den Chemikalien verborgen ist, die von der großen Vielfalt von Pflanzen, Tieren und anderen Organismen produziert werden. Die Vegetation zeichnet sich durch Pflanzen mit ausladenden Wurzeln und breiten Blättern aus, die das ganze Jahr über abfallen, im Gegensatz zu den Laubwäldern, die in einer Saison ihre Blätter verlieren.

Die Temperatur- und Sonnenlichtprofile tropischer Regenwälder sind im Vergleich zu anderen terrestrischen Biomen stabil, mit Durchschnittstemperaturen von 20 ° C bis 34 ° C (68 ° F bis 93 ° F). In tropischen Regenwäldern sind die Temperaturen von Monat zu Monat relativ konstant, im Gegensatz zu Wäldern, die weiter vom Äquator entfernt sind. Dieser Mangel an Temperaturabhängigkeit führt zu einem ganzjährigen Pflanzenwachstum und nicht nur zu einem saisonalen Wachstum. Im Gegensatz zu anderen Ökosystemen bietet eine gleichmäßige tägliche Sonneneinstrahlung (11–12 Stunden pro Tag das ganze Jahr über) mehr Sonneneinstrahlung und damit mehr Möglichkeiten für die Primärproduktivität.

Die jährliche Niederschlagsmenge in tropischen Regenwäldern reicht von 125 bis 660 cm (50-200 Zoll) mit erheblichen jahreszeitlichen Schwankungen. Tropische Regenwälder haben nasse Monate, in denen es mehr als 30 cm Niederschlag geben kann, sowie trockene Monate, in denen weniger als 10 cm Niederschlag fallen. Der trockenste Monat eines tropischen Regenwaldes kann jedoch immer noch die jährlich Niederschläge einiger anderer Biome, wie Wüsten. Tropische Regenwälder haben eine hohe Nettoprimärproduktivität, da die jährlichen Temperaturen und Niederschlagswerte ein schnelles Pflanzenwachstum unterstützen. Durch die hohen Niederschlagsmengen werden jedoch Nährstoffe aus den Böden dieser Wälder ausgewaschen.

Tropische Regenwälder zeichnen sich durch vertikale Vegetationsschichten und die Bildung unterschiedlicher Lebensräume für Tiere innerhalb jeder Schicht aus. Auf dem Waldboden befindet sich eine spärliche Schicht von Pflanzen und verrottendem Pflanzenmaterial. Darüber ist ein Unterwuchs mit kurzem, strauchigem Laub. Eine Baumschicht erhebt sich über diesem Unterholz und wird von einem geschlossenen oberen Baldachin gekrönt – der obersten Schicht aus Ästen und Blättern. Einige zusätzliche Bäume tauchen durch dieses geschlossene obere Blätterdach auf. Diese Schichten bieten vielfältige und komplexe Lebensräume für eine Vielzahl von Pflanzen, Tieren und anderen Organismen. Viele Tierarten nutzen die Vielfalt der Pflanzen und die komplexe Struktur der tropischen Feuchtwälder als Nahrung und Unterschlupf. Einige Organismen leben mehrere Meter über dem Boden und steigen selten bis zum Waldboden ab.

Abbildung 2. Die Artenvielfalt ist in tropischen Feuchtwäldern, wie diesen Wäldern von Madre de Dios, Peru, in der Nähe des Amazonas, sehr hoch. (Kredit: Roosevelt Garcia)

Abbildung 3. Ein MinuteEarth-Video darüber, wie Bäume Regen erzeugen und umgekehrt.

Savannen sind Grasland mit vereinzelten Bäumen und kommen in Afrika, Südamerika und Nordaustralien vor (Abbildung 4 unten). Savannen sind heiße, tropische Gebiete mit durchschnittlichen Temperaturen von 24 ° C – 29 ° C (75 ° F – 84 ° F) und einer jährlichen Niederschlagsmenge von 51–127 cm (20–50 Zoll). Savannen haben eine lange Trockenzeit und daraus resultierende Brände. Infolgedessen gibt es relativ wenige Bäume, die in den Gräsern und Sträuchern (krautige Blütenpflanzen) verstreut sind, die die Savanne dominieren. Da Feuer eine wichtige Störquelle in diesem Biom ist, haben Pflanzen gut entwickelte Wurzelsysteme entwickelt, die es ihnen ermöglichen, nach einem Brand schnell wieder zu sprießen.

Abbildung 4. Obwohl Savannen von Gräsern dominiert werden, können kleine Wälder wie dieser im Mount Archer National Park in Queensland, Australien, die Landschaft prägen. (Kredit: “Ethel Aardvark”/Wikimedia Commons)

Subtropische Wüsten existieren zwischen 15 o und 30 o nördlicher und südlicher Breite und sind auf den Wendekreis des Krebses und den Wendekreis des Steinbocks ausgerichtet (Abbildung 6 unten). Wüsten befinden sich häufig auf der Wind- oder Leeseite von Gebirgszügen, die einen Regenschatten erzeugen, nachdem vorherrschende Winde ihren Wassergehalt auf den Bergen sinken lassen. Dies ist typisch für die nordamerikanischen Wüsten, wie die Mohave- und die Sonora-Wüste. Wüsten in anderen Regionen, wie der Sahara in Nordafrika oder der Namib-Wüste im Südwesten Afrikas, sind aufgrund des hohen Drucks trockener Luft, die in diesen Breitengraden absinkt, trocken. Subtropische Wüsten sind sehr trocken Verdunstung übersteigt typischerweise Niederschlag. Subtropische heiße Wüsten können tagsüber Bodenoberflächentemperaturen von über 60 ° C (140 ° F) und Nachttemperaturen von nahe 0 ° C (32 ° F) haben. Subtropische Wüsten zeichnen sich durch geringe jährliche Niederschläge von weniger als 30 cm (12 Zoll) mit geringen monatlichen Schwankungen und mangelnder Vorhersagbarkeit der Niederschläge aus. In einigen Jahren kann es zu geringen Niederschlagsmengen kommen, in anderen mehr. In einigen Fällen kann der jährliche Niederschlag in subtropischen Wüsten in Zentralaustralien („das Outback“) und Nordafrika bis zu 2 cm (0,8 Zoll) betragen.

Abbildung 5. Ein MinuteEarth-Video über die globalen Klimamuster, die zu subtropischen Wüsten führen.

Die geringe Artenvielfalt dieses Bioms hängt eng mit seinen geringen und unvorhersehbaren Niederschlägen zusammen. Trotz der relativ geringen Vielfalt zeigen Wüstenarten faszinierende Anpassungen an die Härte ihrer Umgebung. Sehr trockene Wüsten haben keine mehrjährige Vegetation, die von einem Jahr zum nächsten lebt. Viele Pflanzen sind einjährige Pflanzen, die schnell wachsen und sich vermehren, wenn es regnet, dann sterben sie. Mehrjährige Pflanzen in Wüsten zeichnen sich durch wassersparende Anpassungen aus: tiefe Wurzeln, reduziertes Laub und wasserspeichernde Stängel (Abbildung 6 unten). Samenpflanzen in der Wüste produzieren Samen, die zwischen den Regenfällen für längere Zeit ruhen können. Die meisten Tiere in subtropischen Wüsten haben sich an ein nächtliches Leben angepasst und verbringen die heißen Tagesstunden unter der Erde. Die Namib-Wüste ist die älteste der Erde und wahrscheinlich seit mehr als 55 Millionen Jahren trocken. Es unterstützt aufgrund dieses hohen Alters eine Reihe endemischer Arten (Arten, die nur dort vorkommen). Zum Beispiel die ungewöhnliche Gymnosperm Welwitschia mirabilis ist die einzige erhaltene Art einer ganzen Pflanzenordnung. Es gibt auch fünf Reptilienarten, die als endemisch in der Namib gelten.

Neben subtropischen Wüsten gibt es kalte Wüsten die im Winter eisige Temperaturen erleben und Niederschlag in Form von Schnee fällt. Die größten dieser Wüsten sind die Wüste Gobi in Nordchina und der südlichen Mongolei, die Taklimakan-Wüste in Westchina, die Turkestan-Wüste und die Great Basin-Wüste der Vereinigten Staaten.

Abbildung 6. Viele Wüstenpflanzen haben winzige oder gar keine Blätter, um den Wasserverlust zu reduzieren. Die Blätter von Ocotillo, die hier in der Chihuahuan-Wüste im Big Bend National Park, Texas, gezeigt werden, erscheinen erst nach Regenfällen und werden dann abgeworfen. (Kredit "bare ocotillo": “Flyer”/Wikimedia Commons)

Die chaparral wird auch Buschwald genannt und kommt in Kalifornien, am Mittelmeer und an der Südküste Australiens vor (Abbildung 7 unten). Die jährliche Niederschlagsmenge in diesem Biom reicht von 65 cm bis 75 cm (25,6–29,5 Zoll) und der Großteil des Regens fällt im Winter. Die Sommer sind sehr trocken und viele Chaparral-Pflanzen ruhen während des Sommers. Die Chaparralvegetation wird von Sträuchern dominiert und ist an periodische Feuer angepasst, wobei einige Pflanzen Samen produzieren, die erst nach einem heißen Feuer keimen. Die nach einem Brand zurückbleibende Asche ist reich an Nährstoffen wie Stickstoff und düngt den Boden, wodurch das Nachwachsen der Pflanzen gefördert wird. Feuer ist ein natürlicher Teil der Erhaltung dieses Bioms.

Abbildung 7. Der Chaparral wird von Sträuchern dominiert. (Kredit: Miguel Vieira)

Gemäßigtes Grasland kommen in ganz Zentral-Nordamerika vor, wo sie auch als Prärien bekannt sind, und in Eurasien, wo sie als Steppen bekannt sind (Abbildung 8 unten). Gemäßigtes Grasland weist ausgeprägte jährliche Temperaturschwankungen mit heißen Sommern und kalten Wintern auf. Die jährliche Temperaturschwankung führt zu spezifischen Vegetationsperioden für Pflanzen. Pflanzenwachstum ist möglich, wenn die Temperaturen warm genug sind, um das Pflanzenwachstum aufrechtzuerhalten, das im Frühjahr, Sommer und Herbst auftritt.

Der jährliche Niederschlag reicht von 25,4 cm bis 88,9 cm (10-35 Zoll). In gemäßigten Grasländern gibt es nur wenige Bäume, außer denen, die entlang von Flüssen oder Bächen wachsen. Die vorherrschende Vegetation besteht in der Regel aus Gräsern. Der baumlose Zustand wird durch geringe Niederschläge, häufige Brände und Beweidung aufrechterhalten. Die Vegetation ist sehr dicht und die Böden fruchtbar, da der Untergrund mit den Wurzeln und Rhizomen (unterirdischen Stängeln) dieser Gräser gefüllt ist. Die Wurzeln und Rhizome dienen dazu, Pflanzen im Boden zu verankern und das organische Material (Humus) im Boden wieder aufzufüllen, wenn sie absterben und verrotten.

Abbildung 8. Der amerikanische Bison (Bison Bison), besser bekannt als Büffel, ist ein grasendes Säugetier, das einst die amerikanischen Prärien in großer Zahl bevölkerte. (Kredit: Jack Dykinga, USDA ARS)

Brände, die in gemäßigten Grasländern eine natürliche Störung darstellen, können durch Blitzeinschläge entzündet werden. Es scheint auch, dass das durch Blitze verursachte Feuerregime im nordamerikanischen Grasland durch absichtliche Verbrennungen durch Menschen verstärkt wurde. Wenn das Feuer im gemäßigten Grasland unterdrückt wird, verwandelt sich die Vegetation schließlich in Gestrüpp und dichte Wälder. Häufig erfordert die Wiederherstellung oder Bewirtschaftung von gemäßigtem Grasland die Verwendung kontrollierter Verbrennungen, um das Wachstum von Bäumen zu unterdrücken und die Gräser zu erhalten.

Gemäßigte Wälder sind die am häufigsten vorkommenden Biome im östlichen Nordamerika, Westeuropa, Ostasien, Chile und Neuseeland (Abbildung 9 unten). Dieses Biom ist in Regionen der mittleren Breiten zu finden. Die Temperaturen liegen zwischen –30 °C und 30 °C (–22 °F bis 86 °F) und fallen jährlich unter den Gefrierpunkt. Diese Temperaturen bedeuten, dass gemäßigte Wälder im Frühjahr, Sommer und Frühherbst Vegetationsperioden definiert haben. Die Niederschläge sind das ganze Jahr über relativ konstant und liegen zwischen 75 cm und 150 cm (29,5–59 Zoll).

Laubbäume sind die dominierende Pflanze in diesem Biom mit weniger immergrünen Nadelbäumen. Laubbäume verlieren jeden Herbst ihre Blätter und bleiben im Winter blattlos. Daher findet während der Winterruhe nur wenig Photosynthese statt. Jedes Frühjahr erscheinen bei steigender Temperatur neue Blätter. Aufgrund der Ruheperiode ist die Nettoprimärproduktivität der gemäßigten Wälder geringer als die der tropischen Regenwälder. Darüber hinaus weisen gemäßigte Wälder eine weitaus geringere Vielfalt an Baumarten auf als tropische Regenwaldbiome.

Die Bäume der gemäßigten Wälder blättern aus und beschatten einen Großteil des Bodens. In diesem Biom erreicht jedoch mehr Sonnenlicht den Boden als in tropischen Regenwäldern, da Bäume in gemäßigten Wäldern nicht so hoch werden wie Bäume in tropischen Regenwäldern. Die Böden der gemäßigten Wälder sind im Vergleich zu tropischen Regenwäldern reich an anorganischen und organischen Nährstoffen. Dies ist auf die dicke Schicht Laubstreu auf den Waldböden und die reduzierte Auswaschung von Nährstoffen durch Regen zurückzuführen. Wenn diese Laubstreu zerfällt, werden Nährstoffe an den Boden zurückgegeben. Die Laubstreu schützt auch den Boden vor Erosion, isoliert den Boden und bietet Lebensraum für Wirbellose und ihre Fressfeinde.

Abbildung 9. Laubbäume sind die dominierende Pflanze im gemäßigten Wald. (Kredit: Oliver Herold)

Die borealer Wald, auch bekannt als Taiga oder Nadelwald, wird ungefähr zwischen 50 ° und 60 ° nördlicher Breite in den meisten Teilen Kanadas, Alaskas, Russlands und Nordeuropas gefunden (Abbildung 10 unten).Boreale Wälder finden sich auch oberhalb einer bestimmten Höhe (und unterhalb von Höhen, in denen Bäume nicht wachsen können) in Gebirgszügen auf der gesamten nördlichen Hemisphäre. Dieses Biom hat kalte, trockene Winter und kurze, kühle, nasse Sommer. Der jährliche Niederschlag beträgt 40 cm bis 100 cm (15,7–39 in) und fällt normalerweise in Form von Schnee an. Aufgrund der kühlen Temperaturen tritt relativ wenig Verdunstung auf.

Die langen und kalten Winter im borealen Wald haben dazu geführt, dass kältetolerante zapfentragende Pflanzen vorherrschen. Dies sind immergrüne Nadelbäume wie Kiefern, Fichten und Tanne, die das ganze Jahr über ihre nadelförmigen Blätter behalten. Immergrüne Bäume können im Frühjahr früher Photosynthese betreiben als Laubbäume, da weniger Energie von der Sonne benötigt wird, um ein nadelförmiges Blatt zu erwärmen als ein breites Blatt. Immergrüne Bäume wachsen im borealen Wald schneller als Laubbäume. Darüber hinaus neigen Böden in borealen Waldgebieten dazu, mit wenig verfügbarem Stickstoff sauer zu sein. Blätter sind eine stickstoffreiche Struktur und Laubbäume müssen jedes Jahr einen neuen Satz dieser stickstoffreichen Strukturen produzieren. Daher haben Nadelbäume, die stickstoffreiche Nadeln in einer stickstoffbegrenzenden Umgebung behalten, möglicherweise einen Wettbewerbsvorteil gegenüber den breitblättrigen Laubbäumen.

Die Nettoprimärproduktivität der borealen Wälder ist niedriger als die der gemäßigten Wälder und der tropischen Feuchtwälder. Die oberirdische Biomasse von borealen Wäldern ist hoch, da diese langsam wachsenden Baumarten langlebig sind und im Laufe der Zeit stehende Biomasse ansammeln. Die Artenvielfalt ist geringer als in gemäßigten Wäldern und tropischen Regenwäldern. Borealen Wäldern fehlt die geschichtete Waldstruktur, die in tropischen Regenwäldern oder in geringerem Maße in gemäßigten Wäldern zu sehen ist. Die Struktur eines borealen Waldes besteht oft nur aus einer Baumschicht und einer Bodenschicht. Wenn Nadeln von Nadelbäumen fallen gelassen werden, zersetzen sie sich langsamer als breite Blätter, daher werden weniger Nährstoffe an den Boden zurückgegeben, um das Pflanzenwachstum anzukurbeln.

Abbildung 10. Der boreale Wald (Taiga) hat tief liegende Pflanzen und Nadelbäume. (Kredit: L. B. Brubaker, NOAA)

Die Arktis tundra liegt nördlich der subarktischen borealen Wälder und befindet sich in den arktischen Regionen der nördlichen Hemisphäre. Tundra existiert auch in Höhenlagen oberhalb der Baumgrenze auf Bergen. Die durchschnittliche Wintertemperatur beträgt –34 °C (–29,2 °F) und die durchschnittliche Sommertemperatur beträgt 3 °C – 12 °C (37 °F –52 °F). Pflanzen in der arktischen Tundra haben eine kurze Vegetationsperiode von etwa 50–60 Tagen. Während dieser Zeit gibt es jedoch fast 24 Stunden Tageslicht und das Pflanzenwachstum ist schnell. Der jährliche Niederschlag der arktischen Tundra ist gering (15–25 cm oder 6–10 Zoll) mit geringen jährlichen Niederschlagsschwankungen. Und wie in den borealen Wäldern gibt es aufgrund der kalten Temperaturen nur wenig Verdunstung.

Pflanzen in der arktischen Tundra sind im Allgemeinen niedrig und umfassen niedrige Sträucher, Gräser, Flechten und kleine Blütenpflanzen (Abbildung 11 unten). Die Artenvielfalt ist gering, die Nettoprimärproduktivität gering und die oberirdische Biomasse gering. Die Böden der arktischen Tundra können in einem dauerhaft gefrorenen Zustand bleiben, der als Permafrost bezeichnet wird. Der Permafrost macht es den Wurzeln unmöglich, weit in den Boden einzudringen und verlangsamt den Zerfall von organischem Material, wodurch die Freisetzung von Nährstoffen aus organischem Material gehemmt wird. Das Schmelzen des Permafrostbodens im kurzen Sommer liefert Wasser für einen Produktivitätsschub, solange Temperaturen und lange Tage dies zulassen. Während der Vegetationsperiode kann der Boden der arktischen Tundra vollständig mit Pflanzen oder Flechten bedeckt sein.

Abbildung 11. Niedrig wachsende Pflanzen wie Flechten und Gräser sind in der Tundra weit verbreitet. Bildnachweis: Nunavut tundra von Flickr: My Nunavut ist lizenziert unter CC BY 2.0