Inhaltliche Beschreibung:

Ziel der systembasierten Umweltforschung ist es, die Struktur, Funktionsweise und Dynamik des Naturraumes mit seinen anthropogenen Überprägungen, Interaktionen und Wechselwirkungen in allen zeitlichen Skalen und räumlichen Ebenen zu analysieren.

Da in der Systemtheorie eine einheitliche fachübergreifende Terminologie verwendet wird, eignet sie sich als ein einheitliches Beschreibungsmittel systemarer Prozesse. Durch die Bildung von Sub- und Teilsystemen, die untereinander streng abgegrenzt werden müssen, können Teilaspekte ausgegliedert und unter einem einheitlichen Kontext betrachtet werden. Die Systemtheorie zwingt somit zur Systematisierung und Strukturierung komplexer Zusammenhänge und fördert eine holistische Betrachtungsweise umweltwissenschaftlicher Fragestellungen.

Die Systemanalyse dient dazu, auf der Grundlage systemtheoretischer Erkenntnisse genug Informationen zu gewinnen, um für Problemstellungen des betrachteten Systems oder des Anwendungsgebietes Anforderungen an eine Problemlösung zu formulieren um anschließend Lösungen gestalten zu können. Prozessanalyse, Parametrisierung und Modellierung dienen als Handwerkszeug systematischer Untersuchungen umweltwissenschaftlicher Fragestellungen. Erst durch die systemanalytische Betrachtung und Untersuchung eines konkreten Systems lässt sich dessen Aufbau und seine äußere und innere Funktionalität verstehen, bewerten, klassifizieren und dokumentieren.

Lernziele:

Die Studierenden sollen...

• theoretische Grundlagen zum Verständnis komplexer Systeme erlernen,
• diese Kenntnisse auf ökologische Systeme bzw. Mensch-Umwelt-Systeme anwenden,
• Fähigkeiten erlernen, um komplexe Zusammenhänge zu ordnen, Wechselwirkungen zu analysieren, wichtige von unwichtigen Dingen zu trennen, ökologisch-systembasiert zu abstrahieren,
• Handwerkszeug der Systemanalyse als Basis-Methodik erlernen und verinnerlichen,
• Anwendungen anhand von Fallbeispielen durchführen.

Qualifikationen:

• Sytemares und abstrahierendes Denken
• Interdisziplinäres Arbeiten
• Gruppenarbeit
• Fähigkeit zur wissenschaftlichen Diskussion
• Literaturrecherche

Unterrichtsform:

• Seminar (Gruppenarbeit, Gruppenreferate, Diskussion)

Scheinerteilung:

• Ein Leistungsnachweis wird zusammen mit der Veranstaltung "Aktuelle umweltwissenschaftliche Probleme" ausgestellt.
• Eine aktive regelmäßige Teilnahme an der Veranstaltung und die Erledigungen der Vorbereitungs- und Übungsaufgaben ist Bedingung.

Voraussetzungen:

• Hauptstudium
• Es wird empfohlen, diese Veranstaltung zusammen mit "Aktuelle umweltwissenschaftliche Probleme" zu besuchen.

Lerninhalte:

Block	Thema	Stichpunkte / Ablauf	Dozent / Referent(In)	Download
1	Einführung in die Systemtheorie	Grundlagen (Geschichte, Bedeutung, Theoretische Ansätze von Geo- und Bioökosystemen) Zielsetzung der Lehrveranstaltung (Lehrinhalte)	MD
2	Modellvorstellung und allgemeine Merkmale von Systemen	Modellvorstellung Raum-zeitliche Merkmale	MD
3	Modellvorstellung und allgemeine Merkmale von Systemen	Räumliche Hierarchien Prozessdynamik von Systemen abiotische und biotische Stoffflüsse Systemgrenzen Strukturarten	MD
4	Systemeigenschaften	Linearität und Nichtlinearität Stabilität und Instabilität (Eigenschaften, Unterscheidung und Typen) Deterministisches Chaos (Selbstähnlichkeit, Fraktale, Attraktoren)	WM, MD
5	Systemeigenschaften	Reversibilität und Irreversibilität	OS, MD
6	Systemeigenschaften	Entropie und Selbstorganisation	OS, MD
7	Systementwicklung	Reslilienz, Rückkehrzeit, Reaktivität, Elastizität, Belastbarkeit, Emergenz, Memory-, Hysterese- und Versklavungseffekte, Synergetik	AM, MD
8	Systementwicklung	Historizät, Hemerobisierung, Evolution	MD
9	Systemmodellierung	Modellvorstellung und Modellbildung Diskretisierung und Prozessbeschreibung (z. B. Box-Modell) Systemanalyse (Verifizierung, Validierung, Nutzung)	MD
10	Systemanalyse	Wasserkreislauf (Übung)	MD
11	Systemanalyse	Kohlenstoffkreislauf (Übung)	MD
12	Systemanalyse	Klimawandel	MD
13	Systemanalyse	DPSIR-Modell (z. B. B10-Ausbau, Naturschutzprogramme, etc.)	MD
14	Beispiele	Ökosystemforschungskonzepte (z. B. MAB)	MD

Die Reihenfolge der Themenblöcke kann kann je nach Umfang variieren.
MD: Markus Dotterweich, OS: Oliver Schwarz, WM: Wieland Müller, AM: Andreas Müller

Literatur

Die Literatur zu dieser Thematik ist sehr umfangreich und teilweise sehr speziell ausgelegt. Im folgenden werden die fettgedruckten Literaturangaben empfohlen, die im Handapperat zu dieser Veranstaltung in der Bibliothek eingesehen werden können. Die Signaturen der Bücher finden sich am Ende des jeweiligen Zitates.

Weitere Literatur wird während der Lehrveranstaltung ausgegeben.

Einführungen / Allgemeine Übersichten

• Barsch, H., Billwitz, K. u. H.-R. Bork [Hrsg.] (2000): Arbeitsmethoden in Physiogeographie und Geoökologie. Klett-Perthes, Gotha und Stuttgart.
  (geo 12-484)
• Bork, H.-R., H. Bork, C. Dalchow, B. Faust, H.-P. Piorr & Th. Schatz (1998):. Landschaftsentwicklung in Mitteleuropa. Klett-Perthes, Gotha und Stuttgart
  (geo 15-537)
• Blumenstein, O., Schachtzabel, H., Barsch, H., Bork, H.-R. u. U. Küppers (2000): Grundlagen der Geoökologie. Springer-Verlag, Berlin u. a.
  (geo 15-649)
• Chapin, F.S., P.A. Matson & H.A. Mooney (2002): Principles of terrestrial ecosystem ecology. New York, Berlin, Heidelberg.
  (bio 11-461)
• De Groot, R.S. (1992): Functions of nature. Wolters-Noorhoff.
• Ebeling, W. (1989): Chaos - Ordnung - Information. Frankfurt/M.
• Ehlers, E., u. T. Krafft [Eds.] (2001): Understanding the Earth System. Springer- Verlag, Berlin-Heidelberg.
  (geo 15-812)
• Ellenberg, H. (1973): Ökosystemforschung. Ziele und Stand der Ökosystemforschung. Berlin.
• Finke, L. (1996): Landschaftsökologie. Das Geographische Seminar. Westermann, Braunschweig.
• Fränzle, O. (1998): Grundlagen und Entwicklung der Ökosystemforschung. In: Handbuch der Umweltwissenschaften II-2.1 – 3: 1 – 24. Erg. Lfg. 12/98. ecomed, Landsberg am Lech.
  (bio 19-282; 3 Bände - bitte direkt im bio-Regal nachsehen)
• Haken, H. (1981): Erfolgsgeheimnisse der Natur. Synergetik: Die Lehre vom Zusammenwirken.
• Joergensen, S.E. & F. Müller (eds., 2000): Handbook of ecosystem theories and management. CRC Press Lewis Publishers, Boca Raton
• Joergensen, S.E. (2005): Handbook of ecological indicators for assessment of ecosystem healt. Taylor & Francis, Boca Raton
  (uwi 099-4)
• Joergensen, S.E. & Bendoricchio, G. (2001) Fundamentals of ecological modelling. Elsevier, Amsterdam. (uwi 114-1)
• Krieger, D.J. (1996): Einführung in die allgemeine Systemtheorie.
  (soz 3-184)
• Klug, H. u. R. Lang (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Wissenschaftl. Buchgesellschaft, Darmstadt.
  (geo 11-44)
• Leiber, T. (1996): Kosmos, Kausalität und Chaos. Ergon-Verlag, Würzburg.
  (fil 31-378)
• Leser, H. (1997): Landschaftsökologie. UTB, Ulmer-Verlag, Stuttgart.
  (geo 15-71)
• Leser, H. (1998): Geowissenschaften. In: Handbuch der Umweltwissenschaften II-3.1 – 3: 3 – 18. ecomed, Landsberg am Lech.
  (bio 19-282; 3 Bände - bitte direkt im bio-Regal nachsehen)
• Matschonat, G. & A. Gerber (2003): Wissenschaftstheoretische Perspektiven für die Umweltwissenschaften. Weikersheim.
• Odum, E.P. (1969): The strategy of ecosystem development. Science 164, 262-270.
• Odum, H.T. (1983): Systems ecology: An introduction. New York .
• Schneider-Silwa, R., Schaub, D. u. G. Gerold [Hrsg.] (1999): Angewandte Landschaftsökologie – Grundlagen und Methoden. Springer-Verlag , Berlin , Heidelberg.
  (geo 12-505)
• Steinhardt, U., Blumenstein, O. u. H. Barsch (2005): Lehrbuch der Landschaftsökologie. Elsevier, Heidelberg.
  (geo 15-649)