Verwendung Der Chaostheorie Zur Wiederbelebung Der Fischerei
Verwendung Der Chaostheorie Zur Wiederbelebung Der Fischerei

Video: Verwendung Der Chaostheorie Zur Wiederbelebung Der Fischerei

Video: Klaus Mainzer – Komplexe Systeme, Chaostheorie und selbstschaffende Ordnung? – DAI Heidelberg 2022, Dezember
Anonim

Es gibt weniger Fische im Meer als je zuvor. Die Komplexitätstheorie, argumentiert der Mathematiker George Sugihara, bietet eine kontraintuitive Möglichkeit, die Fischerei der Welt wiederzubeleben.

Verwendung der Chaostheorie zur Wiederbelebung der Fischerei
Verwendung der Chaostheorie zur Wiederbelebung der Fischerei

Wenn George Sugihara über Kreditkrisen und Rettungsaktionen des Bundes liest, neigt er dazu, über Sardinen-Sardinen aus Kalifornien nachzudenken, um genau zu sein.

Einige Jahrzehnte nach der Weltwirtschaftskrise litt die Sardinenfischerei in Kalifornien unter einem ähnlich verheerenden Zusammenbruch. Fischer, die in den 1930er Jahren im Allgemeinen mehr als 500.000 Tonnen Sardinen pro Jahr angelandet hatten, fingen in den schlimmsten Jahren der 1950er und 1960er Jahre weniger als 5.000 Tonnen. Während einige Cassandras in jedem Fall vor Problemen gewarnt haben könnten, hätte niemand genau vorhersagen können, wann jeder Zusammenbruch kommen würde oder wie schwer er sein würde.

Der Zusammenbruch der Sardine verwirrte die Fischereiexperten. Einige beschuldigten die Überfischung. Andere vermuteten Umgebungsschwankungen, die Windmuster verändern oder die Meeresoberflächentemperaturen abkühlen. Aber niemand konnte einen der beiden Fälle beweisen. Um einen weiteren solchen Zusammenbruch zu verhindern, richtete Kalifornien ein Überwachungssystem ein, das seit 50 Jahren Daten über Sardinenlarven sammelt. Sugihara, Mathematiker und theoretischer Ökologe an der Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, Kalifornien, analysierte diese Daten und kam zu einem überraschenden Ergebnis: Beide möglichen Erklärungen für den Sardinenkollaps waren falsch.

In einer 2006 in Nature veröffentlichten Studie kam er zu dem Schluss, dass das Problem darin bestand, zu viele große Fische zu ernten. Fischerboote hinterließen eine Bevölkerung von fast allen Jugendlichen. Sugihara zeigte, dass solche Populationen mathematisch instabil sind. Ein leichter Schubser kann einen Boom oder einen katastrophalen Zusammenbruch verursachen.

Stellen Sie sich vor, sagt Sugihara, einen 500-Pfund-Fisch in einem Aquarium. Füttere es mehr und es wird dicker. Füttere es weniger und es wird dünner. Die Bevölkerung (von einem) ist stabil. Aber setzen Sie 1000 halbe Pfund Fisch in dieses Aquarium, und Nahrungsmittelknappheit könnte zum Tod von Hunderten führen, weil die kleinen Jungfische weniger Körperfett gespeichert haben - und daher eine kurze Hungersnot nicht aushalten können. Die Fülle an Nahrungsmitteln bedeutet nicht unbedingt, dass alle Fische größer werden. es könnte die Fortpflanzung und einen Bevölkerungsboom fördern, was wiederum die Nahrungsmittelversorgung überfordern und zu einer weiteren Pleite führen könnte. Es ist ein instabiles System. "Das ist die Realität der Fischerei, der Volkswirtschaften, vieler natürlicher Systeme", sagt Sugihara. Die jüngste Geschichte der Sardinenfischerei zeigt diese Instabilität: Fischer entlang der Westküste von Kanada bis Mexiko ernten jetzt jährlich eine Million Tonnen Sardinen.

Aber diese Instabilität wird von Menschen, die Fischerei betreiben, nicht verstanden, betont Sugihara. Laut Gesetz verwalten sie die Fischerei auf „maximalen Ertrag“. Die Vorstellung, dass ein solcher Maximalertrag besteht, impliziert, dass Fische mit einer Gleichgewichtsrate wachsen und dass die Ernte entsprechend diesem Wachstum angepasst werden kann, um die Erträge stabil zu halten. Im Gegensatz dazu betrachtet Sugihara die Fischerei als ein komplexes, chaotisches System, das Finanznetzwerken ähnelt. Sie sind sich so ähnlich, dass der globale Finanzriese Deutsche Bank Sugihara eine Zeitlang von der Wissenschaft weggelockt hat. Dort setzte er von 1996 bis 2001 erfolgreich die Analysetechniken ein, die er später für seine Sardinenarbeit verwendete, um kurzfristige Vorhersagen über Marktschwankungen zu treffen.

Sugihara erklärt, dass sowohl marine Ökosysteme als auch Finanzmärkte zufällig aussehen könnten, dies jedoch nicht. Das bedeutet, dass kurzfristige Vorhersagen möglich sind, genau wie beim Wetter. Der bekannte Ökologe Robert M. May von der Universität Oxford nennt diese Vorhersehbarkeit "die Kehrseite des Chaos". May leitete Sugiharas Doktorarbeit an der Princeton University, als er dort Gastprofessor war, und arbeitet heute häufig zusammen. "George war einer der ersten, der dies als Rezept für Vorhersagen ansah", sagt er.

Sugiharas Forschung befindet sich in einer Zeit enormer Besorgnis über die Zukunft der weltweiten Fischerei. Der vielleicht alarmierendste Bericht kam Ende 2006, als Boris Worm, ein Meeresschutzökologe an der Dalhousie-Universität in Nova Scotia, in Science berichtete, dass bei 29 Prozent der derzeit gefischten Arten der Fang auf weniger als 10 Prozent des historischen Maximums gesunken war. Wenn sich die Trends fortsetzen, würden alle Fischereien rund um den Globus bis 2048 zusammenbrechen.

Andere denken, die Zukunft sei bei weitem nicht so düster. "Es hängt sehr davon ab, wo Sie sich befinden", kommentiert Ray Hilborn, Professor für Fischereimanagement an der University of Washington. Die USA, Kanada und einige andere Industrieländer haben die Fangquoten gesenkt, und die Zukunft sieht besser aus, sagt er. In Asien und Afrika fehlt es jedoch an einem wirksamen Fischereimanagement, und selbst die europäischen Länder haben sich nicht auf solide Bewirtschaftungspläne geeinigt. Die Fischerei in diesen Regionen ist laut Hilborn weitaus gefährlicher.

Die praktischen Auswirkungen von Sugiharas Arbeit sind klar. Gegenwärtige Fischereivorschriften haben normalerweise Mindestgrößenbeschränkungen, um kleinere Fische zu schützen. Das ist genau falsch, behauptet Sugihara. "Es sind nicht die Jungen, die zurückgeworfen werden sollten, sondern die größeren, älteren Fische, die verschont bleiben sollten", erklärt er. Sie stabilisieren die Bevölkerung und liefern „mehr und qualitativ bessere Nachkommen“. Laborexperimente mit in Gefangenschaft gehaltenen Fischen stützen Sugiharas Schlussfolgerungen. Zum Beispiel stellte David Conover von der Stony Brook University fest, dass die Ernte größerer atlantischer Silberseiten aus seinen Panzern über fünf Generationen eine Population kleinerer Individuen hervorbrachte.

Sugihara hat auch gezeigt, dass Populationen verschiedener Fischarten miteinander verbunden sind. Die meisten Vorschriften betrachten jede Art - Sardinen, Lachs oder Schwertfisch - isoliert. Aber das Fischen, sagt er, ist wie die Börse - der Absturz einer oder zweier Arten oder eines Hedgefonds oder einer Hypothekenbank kann einen katastrophalen Zusammenbruch des gesamten Systems auslösen.

Sugihara hat seine kombinierten Erfahrungen in den Bereichen Ökologie und Finanzen auch genutzt, um an neuen Arten von Fischereimanagementsystemen zu arbeiten. Eines ist der Begriff der handelbaren "Beifang" -Guthaben. Beifang bezieht sich auf Schildkröten, Haie und andere Tiere, die Fischereiflotten nicht suchen, sondern versehentlich fangen. Im Plan für handelbare Beifangkredite könnten Fischerbooten eine bestimmte Anzahl von Krediten zugewiesen werden. Da sie diese Kredite verwendeten, mussten sie aufhören zu fischen oder mehr Kredite auf dem freien Markt kaufen. Mit zunehmendem Beifang würde die Anzahl der ausstehenden Kredite sinken und ihr Preis steigen. Fischerboote hätten somit einen finanziellen Anreiz, ihren Beifang zu minimieren, da sie auf diese Weise länger fischen könnten.

Sugiharas Arbeit in der Fischerei hat keine allgemeine Akzeptanz gefunden. Roger Hewitt, stellvertretender Direktor des Southwest Fisheries Science Center der National Oceanic and Atmospheric Administration in La Jolla, bemerkt, dass Sugiharas Arbeit für die Menschen im Fischereimanagement „ein bisschen beunruhigend“ist. „In der Fischerei besteht der klassische Ansatz darin, Populationen nach ersten Prinzipien zu modellieren. Wir wissen, wie schnell [einzelne Fische] wachsen, wie schnell sie sich vermehren, wie alt sie sind, wenn sie reifen, wie viele Babys sie haben “, erklärt Hewitt. "Georges Ansatz ist ein ganz anderer. Er untersucht das Verhalten in der Vergangenheit, um festzustellen, ob er das zukünftige Verhalten vorhersagen kann. “In einem groben Sinne muss Sugihara nicht über Wachstumsraten und Fortpflanzung Bescheid wissen.

oder Sterblichkeit.

Barry Gold, Leiter der Meeresschutzbemühungen bei der Gordon and Betty Moore Foundation in San Francisco, beschreibt die Analysewerkzeuge von Sugihara als "wichtig für das Verständnis, wie wir mit der Fischerei umgehen". Er ist jedoch der Meinung, dass Sugiharas Analyse einen realen Test erfordert: "Bis sie vor Ort ist und wir sehen, wie die Fischereiindustrie darauf reagiert, wissen wir nicht, wie sie funktionieren wird."

Teilweise als Reaktion auf Gold und andere wegen des Mangels an überzeugenden Feldtests verhandelt Sugihara jetzt mit Gruppen der Fischereiindustrie, um zu versuchen, seine Arbeit in die Praxis umzusetzen. "Wenn Sie sich nicht mehr vorstellen, dass die Welt eine Uhr ist, dass sie äußerst vorhersehbar ist, können Sie relativ gute kurzfristige Prognosen erstellen", erklärt er. „Ich habe großes Vertrauen in den menschlichen Einfallsreichtum. Aber der erste Schritt besteht darin, die Realität anzuerkennen. “

Teil eines 12-Stufen-Programms für Fischereiökologen? "Ja", sagt Sugihara. "Es fühlt sich ein bisschen so an."

Beliebt nach Thema