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Tragfähigkeit (Ökologie)
In der Ökologie ist die Tragfähigkeit die maximale Zahl von Organismen einer Art (Populationsgröße), die in einem Lebensraum für unbegrenzte Zeit existieren …
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Grundidee und Modell
In der Ökologie bedeutet Tragfähigkeit die maximale Zahl von Organismen einer Art, also die maximale Populationsgröße, die in einem Lebensraum für unbegrenzte Zeit existieren kann, ohne diesen Lebensraum nachhaltig zu schädigen. Häufig wird Tragfähigkeit mit der Umweltkapazität in Populationsmodellen gleichgesetzt, besonders in Modellen auf Grundlage der logistischen Gleichung. Der englische Fachbegriff lautet carrying capacity.
Wichtig ist die Unterscheidung zwischen der Eigenschaft einer Art und der Eigenschaft eines Lebensraums. Aldo Leopold beschrieb 1933, dass ein „Sättigungspunkt“ eher als Eigenschaft einer Art verstanden werden kann, während die Tragfähigkeit eine Eigenschaft eines bestimmten Lebensraums ist. Ein Lebensraum kann also je nach Nahrung, Raum, Klima und anderen Bedingungen mehr oder weniger Individuen derselben Art tragen.
Eugene P. Odum verwendete den Ausdruck 1953 in seinem Lehrbuch als erster gleichbedeutend mit der Kapazität K der logistischen Gleichung. K steht dabei für das obere Niveau, über das hinaus nach dem Modell kein weiteres Wachstum erfolgt. Die Population strebt dieser Gleichgewichtsdichte zu: Liegt sie darunter, wächst sie durch Geburten oder Einwanderung; liegt sie darüber, schrumpft sie durch Todesfälle oder Auswanderung.
Logistische Gleichung
Das wichtigste mathematische Modell für diese Vorstellung ist die logistische Gleichung. Eine mögliche Schreibweise lautet:
x_{n+1}=r x_n (1-x_n/K)
Dabei ist x die Populationsgröße, n der Zeitpunkt, r die intrinsische Wachstumsrate und K die Gleichgewichtsdichte oder Kapazität. Die intrinsische Wachstumsrate ist die maximale Wachstumsrate einer Art bei sehr niedriger Populationsdichte. Sie hängt etwa von Fortpflanzungsalter, Generationsdauer, maximaler Gelege- oder Wurfgröße und maximaler Lebensdauer ab.
Bei niedriger Populationsdichte wächst eine Population zunächst langsam, weil nur wenige Individuen vorhanden sind, die sich vermehren können. Danach beschleunigt sich das Wachstum. Wenn die Population größer wird, begrenzen äußere Faktoren wie Nahrungsknappheit das Wachstum zunehmend. Nach dem Modell wirkt diese Begrenzung proportional: Verdoppelt sich die Population, wirkt die Begrenzung doppelt so stark. Bei K halten sich Geburtenrate und Sterblichkeit die Waage, die Populationsgröße bleibt konstant. Wird K überschritten, überwiegt die Sterblichkeit. Trägt man die Populationsgröße gegen die Zeit auf, entsteht eine s-förmige Kurve, eine Sigmoidfunktion.
Grenzen des Konzepts
Die Gleichsetzung von Tragfähigkeit und K macht den Begriff präziser, bindet ihn aber stark an die Annahmen des logistischen Modells. Kritisiert wird, dass unklar ist, ob die sigmoide Wachstumskurve die Wirklichkeit zuverlässig beschreibt. Einige Ökologen plädieren deshalb dafür, den Ausdruck Tragfähigkeit oder Umweltkapazität ganz fallen zu lassen.
Ein Problem ist, dass das Modell streng deterministisch ist. Es blendet zufällige Schwankungen der Umweltbedingungen aus. In der Wirklichkeit können zum Beispiel günstige und ungünstige Wetterjahre dazu führen, dass die Tragfähigkeit eines Lebensraums von Jahr zu Jahr stark verschieden erscheint.
Außerdem entsteht die glatte sigmoide Kurve nur bei niedrigen Werten von r im Verhältnis zu K. Ist r zu groß, kann die Population stark über K hinausschießen und danach zusammenbrechen, oft infolge von Krankheiten. Es können Zyklen, also Oszillationen, entstehen; bei weiter steigendem r kann das Verhalten chaotisch werden. Wenn solche Modelle realistisch sind, können Populationszusammenbrüche schon weit unterhalb von K auftreten. Dann hätte die Kenntnis einer einzelnen Tragfähigkeitszahl kaum praktischen Nutzen.
Anwendung auf die Menschheit
Besonders bedeutsam wird das Konzept, wenn die betrachtete Art Homo sapiens ist und der betrachtete Lebensraum die ganze Erde. Dann hängt die Frage nach Tragfähigkeit direkt mit gesellschaftlichen und politischen Entscheidungen zusammen. Die Grundidee, dass die Menschheit durch ökologische Faktoren nach oben begrenzt sein könnte, ist abstrakt einleuchtend. Umstritten ist aber, wie hoch diese maximale Populationsgröße wäre.
Historisch wichtig sind Überlegungen von Thomas Malthus, der die Größe der Menschheit letztlich durch Nahrungsmangel begrenzt sah. Heute wird meist angenommen, dass auch bei einer erwarteten Weltbevölkerung von knapp 10 Milliarden Menschen die Ernährung der Menschheit insgesamt realistisch möglich wäre. Das gilt aber nicht unbedingt für alle Regionen und unter allen Bedingungen.
Auf menschliche Gesellschaften lässt sich das ökologische Modell nur begrenzt übertragen. Bei Tieren wird im Modell oft angenommen, dass die Geburtenrate maximal ist, bis äußere Faktoren sie begrenzen. Beim Menschen zeigen historische Erfahrungen etwas anderes. Bevölkerungswissenschaftler verwenden häufig das Modell des demografischen Übergangs: Gesellschaften durchlaufen mit steigendem Wohlstand vier Phasen. Zunächst sind Geburtenrate und Sterblichkeit hoch. Dann sinkt durch medizinische Fortschritte, bessere Ernährung und Bildung die Sterblichkeit, während die Geburtenrate noch hoch bleibt; die Bevölkerung wächst stark. Später sinkt auch die Geburtenrate. In der vierten Phase sind Geburten- und Sterberate niedrig, und die Bevölkerung bleibt konstant. Wenn dieses Modell zutrifft, ist die logistische Gleichung auf menschliche Populationen nicht direkt anwendbar, denn beim Menschen haben Gesellschaften mit hoher Mortalität oft zugleich hohes Bevölkerungswachstum.
Soziale Tragfähigkeit und Fußabdruck
Bei der Erde geht es nicht nur darum, wie viele Menschen gerade noch überleben könnten. Wichtiger ist die Frage, wie viele Menschen leben können, sodass möglichst viele ein menschenwürdiges Dasein haben. Dafür wird der Begriff soziale Tragfähigkeit verwendet. Sie liegt unterhalb eines bloßen Überlebenslimits, das durch Hunger, Seuchen oder Verteilungskriege erzwungen würde.
Nach einem Modell von Paul Ehrlich, Anne Ehrlich und John Holdren ist das Produkt aus Bevölkerungsgröße P, Verbrauchsrate pro Kopf oder Wohlstand A (von englisch affluence) und den dadurch verursachten Umweltschäden T entscheidend. Aus diesem PAT-Modell entwickelte sich das Konzept des ökologischen Fußabdrucks. Der ökologische Fußabdruck beschreibt hier den Ressourcenverbrauch im Verhältnis zur Biokapazität, also zur biologisch produktiven Oberfläche der Erde.
Für 2014 nennt der Artikel eine Biokapazität von 1,68 gHa (globale Hektar pro Person) und einen ökologischen Fußabdruck von 2,84 gHa. Bei einer Weltbevölkerung von 7,63 Milliarden Menschen im Oktober 2018 ergibt die Rechnung 7,63 Mrd. × 1,68 gHa / 2,84 gHa = 4,51 Milliarden Menschen als Bevölkerung mit ausgeglichener Ökobilanz bei aktueller Biokapazität. Wird berücksichtigt, dass die Biokapazität in globalen Hektar pro Person im gleichen Verhältnis steigt, wie die Bevölkerung sinkt, ergibt sich (4,51 + 7,57) / 2 = 6,04 Milliarden Menschen. Beide Ergebnisse werden im Artikel eingeschränkt, weil die verwendete Biokapazität von 1,68 gHa nicht als nachhaltig gilt: Sie beruht auf intensiver Landwirtschaft mit Nachteilen wie chemischer Überdüngung sowie dem Einsatz von Insektiziden und Herbiziden.
Politisch brisant ist, dass unterschiedliche Menschenrechte berührt werden. Artikel 25 der Allgemeinen Erklärung der Menschenrechte spricht jedem Menschen das Recht auf einen Lebensstandard zu, der Gesundheit und Wohl gewährleistet. Zugleich wurde in der Proklamation von Teheran vom 13. Mai 1968 und später in Weltbevölkerungskonferenzen bestätigt, dass jedes Paar frei und verantwortlich über die Zahl seiner Kinder und den zeitlichen Abstand der Geburten entscheiden darf.
Schätzungen für die Erde
Viele Forscher haben versucht, die Tragfähigkeit der Erde für die menschliche Population zu bestimmen, entweder anhand begrenzender Faktoren wie Nahrungsknappheit oder durch Fortschreibung früherer Trends. Die Angaben unterscheiden sich stark und sind laut Artikel insgesamt nicht sehr belastbar.
Die höchste genannte Schätzung stammt von dem britischen Arzt J. H. Fremlin aus dem Jahr 1964. Er hielt 60 Billiarden Menschen, also 6 × 10^{16}, für ein theoretisches Maximum. Er leitete dies aus der Wärmeabstrahlung der Erde in den Weltraum ab. Dafür wäre eine Dichte von etwa 120 Menschen pro Quadratmeter nötig, erreichbar durch den Umbau des Planeten zu einem mehrstöckigen Gebäude. Der Artikel merkt an, dass nicht bekannt ist, ob Fremlin diesen Beitrag ernst meinte.
Andere genannte Angaben liegen viel niedriger. Das erste Gebot der Georgia Guidestones von 1980 forderte, die Menschheit unter 500 Millionen in fortwährendem Gleichgewicht mit der Natur zu halten. Gorbatschow, Gründer des Internationalen Grünen Kreuzes, erklärte die ökologische Krise als Bevölkerungskrise und forderte eine Reduzierung der Weltbevölkerung um 90 Prozent. Ein Expertengremium, das US-Präsident Bill Clinton zwischen 1993 und 1999 beriet, kam 1996 nach dem Erdgipfel von Rio de Janeiro 1992 zu dem Schluss, dass die Weltbevölkerung 500 Millionen Menschen nicht überschreiten sollte. Die Biodiversitätskonvention enthält dagegen keine zahlenmäßigen Angaben zur Tragfähigkeit der Erde.
Die meisten veröffentlichten Schätzungen liegen ungefähr zwischen 1 und 12 Milliarden Menschen. Damit liegen sie in einer Größenordnung, die die Menschheit bereits überschritten hat oder in naher Zukunft erreichen wird. Der Artikel betont jedoch, dass die Grundlagen all dieser Schätzungen unsicher sind.
