Für alles Leben auf der Erde gibt es Grenzen, in denen es langfristig sicher existieren kann. Werden diese Grenzen überschritten, kommt es zu Schäden, die zu Störungen führen oder die gar die Lebensgrundlagen zerstören. Diese Grenzen werden als planetare Grenzen bezeichnet. Es gibt insgesamt neun Systeme, für die diese planetaren Grenzen beschrieben werden können. Hier gibt es umfangreiche weitere Informationen dazu.
Wie im obigen Bild zu sehen ist, sind sechs der neun Grenzen überschritten. Die Erde befindet sich bereits jetzt weit außerhalb des sicheren Betriebsbereichs für die Menschheit.
- Überladung mit neuartigen Stoffen: Die Definition dieser Grenze ist auf neuartige durch den Menschen verursachte Einträge in das Erdsystem beschränkt. Dazu gehören synthetische Chemikalien und Stoffe (z. B. Plastik, Mikroplastik, Umwelthormone und organische Schadstoffe), durch den Menschen mobilisiertes radioaktives Material, einschließlich nuklearer Abfälle und Kernwaffen, sowie die Veränderung der Evolution durch den Menschen, genetisch veränderte Organismen und andere direkte Eingriffe des Menschen in evolutionäre Prozesse. Die Auswirkungen dieser neuartigen Phänomene auf das Erdsystem als Ganzes sind jedoch noch weitgehend unerforscht. Der Rahmen der planetarischen Grenzen befasst sich nur mit der Stabilität und Widerstandsfähigkeit des Erdsystems, d. h. nicht mit der Gesundheit von Menschen oder Ökosystemen. Daher bleibt es eine wissenschaftliche Herausforderung zu beurteilen, wie viel Belastung durch neuartige Stoffe das Erdsystem verträgt, bevor es unumkehrbar in einen potenziell weniger bewohnbaren Zustand übergeht. Diese Grenze ist eindeutig überschritten, auch wenn die genauen Auswirkungen aufgrund der Vielfalt der neuartigen Stoffe nicht bekannt sind.
- Der Ozonabbau in der Stratosphäre wurde gebremst. Die Stratosphäre ist die Schicht in der Atmosphäre. Sie beginnt an den Polen in einer Höhe von 8 km und am Äquator in einer Höhe von 18 km und endet in etwa 50 km Höhe. Die Ozonlöcher über dem Nordpol und dem Südpol haben von sich reden gemacht, weil durch die Ausdünnung der Ozonschicht durch technische Gase die Belastung mit für das Leben schädlichen ultravioletten Strahlen des Sonnenlichts zugenommen hat. Durch internationale Abkommen wurden die Gase verboten und die Situation hat sich inzwischen leicht verbessert. Dieses Beispiel zeigt, dass internationale Abkommen zu Lösungen von Umweltproblemen möglich sind.
- Die Aerosolbelastung überschreitet nur regional die Grenze. Aerosole sind Gemische aus flüssigen oder festen Schwebeteilchen in einem Gas. Natürliche Aerosole sind z. B. Pollen, Viren, Sporen und Bakterien in der Luft. Künstliche Aerosole sind z. B. Abgas aus dem Automobilauspuff, Tabaksqualm, der Nebel aus einer Spraydose.
- Die Ozeanversauerung steht kurz vor der Überschreitung. Die Versauerung entsteht z. B. dadurch, dass Kohlenstoffdioxid im Wasser gelöst wird. In saurem Wasser wird Kalk aufgelöst. Kalk ist Bestandteil von Skeletten und Schalen von Tieren.
- Die Störungen in biogeochemischen Kreisläufen durch Landwirtschaft und Industrie zeigen sich in den globalen Kreisläufen von Stickstoff (N) und Phosphor (P). Diese beiden chemischen Elemente sind grundlegende Bausteine des Lebens. In der Landwirtschaft werden Stickstoff und Phosphor in Kunstdüngern eingesetzt. Phosphor ist/war Bestandteil von Waschmitteln. Die Freisetzung dieser beiden Elemente hat an Land und in den Ozeanen Einfluss, da die Zusammensetzung der Nährstoffe verändert wird. Veränderte Nährstoffflüsse und Elementverhältnisse haben tiefgreifende Auswirkungen auf die Zusammensetzung der Ökosysteme und die langfristigen Auswirkungen auf das Erdsystem. Ein Ökosystem besteht aus einer Lebensgemeinschaft von Organismen mehrerer Arten und ihrer unbelebten Umwelt. Ein Wald ist mit seinen Pflanzen, Pilzen, Tieren und seinem Boden ein Ökosystem. Einige der heutigen Veränderungen werden sich erst nach sehr langen (evolutionären) Zeiten bemerkbar machen, während sich andere bereits jetzt auf das Klima und die Funktionsfähigkeit und Vollständigkeit der Biosphäre auswirken. Die Biosphäre ist der Bereich auf der Erde, in denen Lebewesen vorkommen. Diese Grenze ist weit überschritten.
- Süßwassersysteme werden in zwei Gruppen eingeteilt: Blaues Wasser ist das Wasser an der Oberfläche und im Grundwasser („fließendes“ Wasser). Grünes Wasser ist das den Pflanzen verfügbare Wasser im Wurzelbereich (Bodenfeuchte). Die grüne Wasserkomponente berücksichtigt direkt den Wasserhaushalt in den Ökosystemen an Land, das Klima und biogeochemische Prozesse. Die blaue Wasserkomponente berücksichtigt die Flussregulierung und die Funktionsfähigkeit und Vollständigkeit der Ökosysteme in Seen und Flüssen. Künstliche Bewässerung in der Landwirtschaft kann bei Übernutzung zum Austrocknen von Flüssen und Seen und zur Absenkung des Grundwassers führen. Das gefährdet auch die Trinkwasserversorgung. Diese planetare Grenze ist überschritten.
- Bei Veränderungen der Landnutzung handelt es sich z. B. darum, dass Urwald gerodet wird, um Platz für Viehweiden oder Plantagen zu schaffen, oder aber auch Umwandlung der Landnutzung von landwirtschaftlich genutzten Flächen in Gewerbeflächen. Besondere Rollen spielen tropische, gemäßigte und boreale Wälder. Boreale Wälder sind Nadelwälder im Norden Amerikas, Europas und Asiens. Es ist zu erwarten, dass die Waldfläche auf der Erde weiter abnimmt. Landnutzungsumwandlung und Brände führen zu einer raschen Veränderung der Waldfläche, und die Entwaldung des Amazonas-Tropenwaldes hat so stark zugenommen, dass nun auch hier die planetare Grenze überschritten ist.
- Bei Veränderungen der Integrität der Biosphäre werden zwei Dinge betrachtet: (i) Die genetische Vielfalt, die dadurch gefährdet ist, dass Pflanzen, Tiere und andere Lebensformen (Bakterien, Viren) aussterben. (ii) Die funktionale Integrität, die dadurch gefährdet ist, dass Kreisläufe, die für den Erhalt des Zustandes und die Anpassungsfähigkeit des Erdsystems wichtig sind, nicht mehr funktionieren. Integrität bedeutet hier, dass der dynamische und anpassungsfähige Charakter der Biosphäre insgesamt erhalten bleibt. Diese planetare Grenze ist weit überschritten.
- Der Klimawandel wird hauptsächlich durch die steigende Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre verursacht. Diese hat durch menschliche Aktivitäten so zugenommen, dass die Erderwärmung auf einen Punkt zusteuert, der zu großen Schäden führen wird. Eine große Rolle spielt dabei das Kohlenstoffdioxid (CO2), weil es durch Energieerzeugung und Rohstoffproduktion in großen Mengen erzeugt wird und über tausende Jahre in der Atmosphäre bleibt. Deshalb wird die CO2 Konzentration besonders betrachtet. Weitere wichtige Triebkräfte der Auswirkungen auf den Energiehaushalt der Erde sind die Emissionen von Aerosolen und die Veränderungen der Oberflächenalbedo. Die Oberflächenalbedo erfasst, wie viel Strahlung (Licht) von der Erde in den Weltraum reflektiert wird. Weiße Eisflächen strahlen mehr Licht zurück als dunkle Lavafelder, Land- oder Meeresoberflächen. Die Erwärmung wird durch den Strahlungsantrieb beschrieben. Der Strahlungsantrieb berechnet die Energiebilanz der Erde und sagt aus, wie viel Energie pro Quadratmeter und Sekunde (in 15 km Höhe) mehr oder weniger in den Weltraum abgestrahlt als von dort (durch Sonnenenergie) aufgenommen wird. Wenn gleich viel Energie aufgenommen wird, wie abgestrahlt wird, bleibt die Temperatur konstant. Der Strahlungsantrieb ist dann Null. Ist der Strahlungsantrieb positiv, wird die Erde wärmer, ist er negativ wird die Erde kälter. Zurzeit ist der Wert positiv. D.h. die Erderwärmung wird noch eine Zeit lang weiter zunehmen, auch wenn wir die Konzentration der Treibhausgase ab sofort nicht weiter erhöhen würden.
Alle beschriebenen Erdsysteme hängen miteinander zusammen. Wir haben nicht nur mit dem Klimawandel ein Problem. Den Ausstoß von fossilem Kohlenstoffdioxid aus Kohle, Öl und Gas in die Atmosphäre möglichst schnell zu beenden, ist der einzige Ausweg, um die Erderwärmung zu begrenzen. Das erfordert Änderungen in den Strukturen unserer Lebensweise, die für viele Probleme die Ursache sind.
„Niemand erschafft bewusst diese Probleme, niemand will, dass sie weiter bestehen, aber sie tun es trotzdem. Das kommt, weil sie wesenhaft Systemprobleme sind – unerwünschte Verhaltensweisen, die charakteristisch sind für die Strukturen, die sie hervorbringen. Sie werden nur dann verschwinden, wenn wir uns wieder auf unsere Intuition besinnen, mit Schuldzuweisungen aufhören, das System als Quelle seiner eigenen Probleme erkennen und den Mut und die Weisheit finden, es neu zu gestalten.“ Donella H. Meadows, in: Die Grenzen des Denkens, Seite 43, oekom verlag, München, (2010, 2019)
Zu den planetaren Grenzen gibt es ein Poster.