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21. Systemwissenschaftliches Kolloquium
Wintersemester 2014/15
Das Kolloquium findet nur im Wintersemester jeweils mittwochs von 16:15 - 18:00 Uhr im Institut für Umweltsystemforschung, Barbarastr. 12, Raum 66/E01 statt.
Hinweis für Studierende:
Studierende können einen benoteten Nachweisschein über 3 Leistungspunkte erwerben (Details in Stud.IP). Im Zwei-Fächer-Bachelor-Studiengang Umweltsystemwissenschaft können 2 weitere Leistungspunkte im Professionalisierungsbereich erworben werden.
Programmübersicht
15.10.2014
Prof. Dr. Denie Augustijn, Universität Twente:
Towards self-sustaining multifunctional rivers.
22.10.2014
Prof. Dr. Dagmar Haase, Humboldt Universität Berlin:
Ecosystem services in urban regions - concepts, models and case studies.
29.10.2014 (entfällt krankheitsbedingt)
Dr. Udo Hommen, Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie Schmallenberg:
Der Schutz von Gewässern vor Pflanzenschutzmitteln - regulatorische Praxis und wissenschaftlicher Anspruch.
19.11.2014
Prof. Dr. Jens Newig, Leuphana Universität Lüneburg:
Productive functions of failure and destruction for societal transitions towards sustainability - a systems approach
26.11.2014
Prof. Dr. Markus Rapp, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt:
Mesosphäre und untere Thermosphäre im Fokus der Atmosphärenforschung: Bedeutung, Ergebnisse und Zukunftsperspektiven
03.12.2014
Prof. Dr. Achim Schlüter, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie:
How to motivate people to stop harvesting turtle eggs? An experimental perspective for an NGO in Nicaragua.
10.12.2014 - Antrittsvorlesungen:
Prof. Dr. Stefanie Engel, Universität Osnabrück:
Politikdesign für nachhaltige Ökosystemleistungen
Prof. Dr. Frank M. Hilker, Universität Osnabrück:
Modellierung komplexer ökologischer Systeme
17.12.2014
Prof. Dr. Boris Schröder-Esselbach, Technische Universität Braunschweig:
Ecosystem engineers and virtual ecologists - patterns, processes and
functions in landscapes
07.01.2015
Prof. Dr. Diomar Cristina Mistro, Universität Santa Maria (RS, Brasilien):
Coupled Map Lattice model for an insect-predator-pesticide system.
14.01.2015
Prof. Dr. Wander Jager, Universität Groningen:
Agent-based modelling of human behaviour in environmental systems. CANCELED
21.01.2015
Prof. Dr. Hans-Joachim Poethke, Universität Würzburg:
Pattern characterizes process: distinguishing random from intelligent movement.
28.01.2015
Dr. Christian Schleyer, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig:
Chancen und Herausforderungen eines ‘Mainstreamings’ des Ökosystemleistungsansatzes in das politische Mehrebenensystem der EU
Kurzfassung der Vorträge
15.10.2014
Prof. Dr. Denie Augustijn, Universität Twente:
Towards self-sustaining multifunctional rivers
In this lecture I will present a brief overview of the research in our group at the University of Twente and specifically focus on a large research programme, RiverCare, that recently has been granted in which 5 Dutch universities and many public and private parties collaborate to study the effects of the 'Room for the River' measures that are currently carried out in the Netherlands. We want to use this programme to get a better understanding of the fundamental processes that drive ecomorphological changes, predict the intermediate and long-term developments, make uncertainties explicit and develop best practices to reduce the maintenance costs and increase the benefits of interventions. Its findings should lead to a 'Virtual River', a digital design instrument that combines all the collected knowledge and can be applied worldwide for lowland rivers.
22.10.2014
Prof. Dr. Dagmar Haase, Humboldt Universität Berlin:
Ecosystem services in urban regions - concepts, models and case studies
The paper introduces the concept of urban ecosystem services and how it is embedded and applied in socio-ecological systems of cities. Indictors and models for ecosystem services supply and demand will be presented as well as ways to determine and assess synergies and trade-offs between different urban ecosystem services and eocsystem performance and human well-being. Case studies from a range of European cities will be used to illustrate the implementation of ecosystem services in cities.
29.10.2014
Dr. Udo Hommen, Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie Schmallenberg:
Der Schutz von Gewässern vor Pflanzenschutzmitteln - regulatorische Praxis und wissenschaftlicher Anspruch
Die Auswirkung von Pflanzenschutzmitteln in Gewässern wird prospektiv bei der Zulassung von Wirkstoffen und Produkten und retrospektiv durch Gewässermonitoring (Wasserrahmenrichtlinie) betrachtet. Während bei der Zulassung die mögliche Exposition von Organsimen in Gewässern direkt an landwirtschaftlichen Flächen vorhergesagt und mögliche Effekte experimentell bestimmt werden, beruht die Beurteilung der (chemischen) Gewässerqualität auf dem Vergleich der meist in größeren Gewässern gemessenen Konzentrationen mit vorher festgelegten Standards. Bei den Zulassungsstudien werden bewusst andere Stressoren möglichst ausgeschlossen, während beim Monitoring die Vielzahl der Einflussfaktoren, inklusive Exposition zu anderen Chemikalien, eine klare Identifikation der Effekte einzelner Pflanzenschutzmitteleffekten oft problematisch macht. Eine Überprüfung des durch die Zulassungspraxis erreichten Schutzniveaus ist daher, aber auch aus anderen Gründen, schwierig.
Für die aquatische Risikobewertung von Pflanzenschutzmitteln liegt ein Vorschlag der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) für Guidance Document vor, das die Entwicklungen der letzten Jahre aufgreift. Beispiele dafür sind die klarere Ausarbeitung einer gestuften Risikoabschätzung und die bessere Berücksichtigung der oft zeitlich sehr variablen Expositionen. Einige Fragen bleiben aber weiterhin noch offen, wie z.B. die konkretere Formulierung von Schutzzielen und wie die Ergebnisse ökotoxikologischer Tests mit solchen Schutzzielen verbunden werden können.
Es werden Beispiele aus aktuellen Forschungsprojekten und anderen Aktivitäten zur Weiterentwicklung der aquatischen Risikoabschätzung vorgestellt werden. Ein Schwerpunkt wird dabei die Anwendung von mechanistischen Effektmodellen sein.
19.11.2014
Prof. Dr. Jens Newig, Leuphana Universität Lüneburg:
Productive functions of failure and destruction for societal transitions towards sustainability - a systems approach
The current discourse on sustainability is heavily biased towards novelty and innovation. However, innovation and the creation of new, potentially more sustainable structures inevitably entail the (uncontrolled) decline or even the (purposeful) destruction of existing structures. Decline and destruction may thus serve as vehicles for bringing about sustainability transitions, yet uncontrolled processes also bear significant risks for society.
In this interdisciplinary contribution, I review existing approaches dealing with the 'productive' aspects of decline, organizing these from a systems perspective. I identify four 'productive functions' of failure and destruction:
- Medium-sized crisis triggering adaptations towards sustainability
- Purposeful destabilization of unsustainable structures
- Systematic learning from failure and break-down (avoiding "best practice" examples)
- Active and reflexive management of decline instead of leaving it to chance.
Following a reflection on the difference of transformation/transition and decay -distinguishing structure and function -, I discuss normative implications and indicate avenues for future, more rigorous research along the proposed structures.
26.11.2014
Prof. Dr. Markus Rapp, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen, und Meteorologisches Institut der Ludwig-Maximilians-Universität München:
Mesosphäre und untere Thermosphäre im Fokus der Atmosphärenforschung: Bedeutung, Ergebnisse und Zukunftsperspektiven
Die mittlere Atmosphäre ist in den letzten Jahren in den Fokus nationaler und internationaler Forschungsinitiativen (wie CAWSES und ROMIC) gelangt, da erkannt wurde, dass dieser Höhenbereich sich durch eine Reihe von Merkmalen gegenüber anderen Teilen der Erdatmosphäre auszeichnet. Dabei ist hervorzuheben, dass diese Höhenregion besonders stark sowohl von unten als auch von oben beeinflusst wird. So werden hier Amplituden von Schwerewellen, die in der Troposphäre angeregt werden und sich vertikal ausbreiten, aufgrund der geringen Luftdichte so groß, dass die Wellen instabil werden und brechen und dabei ihren Impuls und ihre Energie auf den Grundstrom übertragen, was zu so extremen Phänomenen wie der kalten Sommermesopause führt. Entsprechend sind Beobachtungen dieses Höhenbereiches besonders geeignet, fundamentale Mechanismen der Ausbreitung und Dissipation von Schwerewellen und der einhergehenden Turbulenzerzeugung im Detail zu untersuchen und so zu einem grundlegenden Verständnis der Dynamik der Atmosphäre beizutragen. Hinsichtlich der Beeinflussung von oben ist bemerkenswert, dass es auch gerade dieser Höhenbereich ist, in dem die kurzwellige und partikulare solare Strahlung ihre Energie deponiert und damit die Chemie sowie das Energie- und das Impulsbudget der Atmosphäre verändert. Auch ist es dieser Höhenbereich, in dem Meteore durch die starke Aufheizung beim Eintritt in die Atmosphäre ihr Material deponieren und so als Quelle einer Reihe von Spurenstoffen dienen, die teilweise eine signifikante Rolle in nachfolgenden Prozessen (wie der Nukleation von Eis- oder NAT-Partikeln, welche in die Ausbildung des Ozonloches involviert sind) spielen. Schließlich werden in diesem Höhenbereich Amplituden von Änderungen aufgrund natürlicher und anthropogener Variabilität maximal, so dass spekuliert wird, ob entsprechende Beobachtungen besonders gut geeignet sind, um langfristige Veränderungen der Erdatmosphäre zu detektieren.
In diesem Vortrag wird die Bedeutung der Erforschung der mittleren Atmosphäre für ein Gesamtverständnis der Erdatmosphäre dargestellt, wonach ausgewählte Forschungsergebnisse zu den entsprechenden Themenkomplexen gezeigt werden. Dabei wird ein Fokus auf kürzlich durchgeführte internationale Flugzeugmesskampagnen in Skandinavien und Neuseeland gelegt, in denen der Lebenszyklus von Schwerewellen im Detail untersucht wurde.
03.12.2014
Prof. Dr. Achim Schlüter, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie:
How to motivate people to stop harvesting turtle eggs? An experimental perspective for an NGO in Nicaragua
Turtle eggs are harvested by poor people and it is legally forbidden in the case of Nicaragua. Preventing people to harvest turtle eggs is in the interest of many environmental NGOs and also the state is doing some effort to prevent people from harvesting turtle eggs.
It seems to be an activity, which is particularly suitable for giving monetary incentives to people not to harvest, as the ratio between the necessary payment for saving eggs and the potential output in term of ecosystem value is particularly beneficial. On the other hand such projects organised by NGO, normally are organised as projects with a clear end, where the serviceceases to exist. This might lead to the so called crowding out effect, where the stopped monetary incentive leaves to even a higher harvesting level. Therefore, not monetary incentives, but a change of environmental awareness or stricter rule enforcement might be a better alternative. Using a framed field experiment based on Cardenas 2004, we test various possible policy interventions. The experimental results show that the ending the incentive payments does not lead, different than expected, to a higher level of extraction in the long run.
10.12.2014
Prof. Dr. Stefanie Engel, Universität Osnabrück:
Politikdesign für nachhaltige Ökosystemleistungen
Das Millennium Ecosystem Assessment hat aufgezeigt, dass ca. zwei Drittel der Leistungen, die uns weltweit von Ökosystemen bereitgestellt werden, nicht nachhaltig genutzt werden. Eine Bandbreite von Politikinstrumenten zielt darauf ab, Anreize für mehr Nachhaltigkeit zu setzen. Der Vortrag gibt einen Überblick über solche Instrumente und ihre wesentlichen Unterschiede, mit besonderem Fokus auf ökonomischen Anreizen. Am Beispiel der zunehmend populären Zahlungen für Ökosystemleistungen, wird aufgezeigt, wie komplex das Design solcher Politikinstrumente ist. Hierbei wird sowohl auf Komplexitäten im ökologischen System und in den gesellschaftlichen Rahmenbedingungen eingegangen, als auch auf Komplexitäten im menschlichen Verhalten unter Berücksichtigung aktueller Erkenntnisse aus der Verhaltensökonomie. Es wird beispielhaft dargestellt, wie spezifische Designaspekte umweltpolitischer Instrumente ausschlaggebend dafür sein können, ob diese Instrumente effektiv oder kontraproduktiv sind, und wieviel Naturschutz mit knappen öffentlichen Budgets erreicht werden kann. Schliesslich werden offene Fragen aufgezeigt, mit denen sich die Humboldt-Professur in den kommenden Jahren beschäftigen wird.
Prof. Dr. Frank M. Hilker, Universität Osnabrück:
Modellierung komplexer ökologischer Systeme
Ökosysteme sind vielschichtige Gebilde, in denen zahlreiche Arten um Ressourcen konkurrieren und sich einander fressen oder gefressen werden. Wie reagiert so ein kompliziertes Beziehungsgeflecht auf Herausforderungen wie Klimawandel, Epidemien, Habitatzerstörung, biologische Invasionen und Artensterben? Die Systemwissenschaft untersucht die Zusammenhänge in solch komplexen Wirkungsgefügen, um deren Funktionsweise besser zu verstehen. Mit mathematischen Modellen und Computersimulationen können das Systemverhalten vorhergesagt und verschiedene Managementoptionen miteinander verglichen werden. In dieser Vorlesung wird am Beispiel elementarer Nahrungsnetz-Module gezeigt, dass bestimmte Veränderungen völlig unerwartete Konsequenzen haben. Gut gemeinte Kontrollmaßnahmen z.B. zum Artenschutz können daher überraschend fehlschlagen und sich sogar als Bumerang erweisen.
17.12.2014
Prof. Dr. Boris Schröder-Esselbach, Technische Universität Braunschweig:
Ecosystem engineers and virtual ecologists - patterns, processes and functions in landscapes
Understanding the drivers of species distributions as well as the relationship between species, diversity and ecosystem functioning and services is a major challenge of ecology. Likewise, predicting the effects of environmental change on species is a pivotal prerequisite for under-standing and predicting future changes in biodiversity, ecosystem functioning and the provision of ecological services. In my talk, I will give an overview about recent research projects at the Environmental Systems Analysis Group in Braunschweig considering the effect of ecosystem engineers (in this case: earthworms) on ecosystem functions (here: preferential flow affecting the environmental fate of pesticides). Additionally, I will present some new developments in species distribution modelling dealing with the virtual ecologist approach, tools for visualizing model behaviour and detecting predictions to new environments as well as dealing with non-stationarity.
07.01.2015
Prof. Dr. Diomar Cristina Mistro, Federal University of Santa Maria - RS, Brazil:
Coupled Map Lattice model for an insect-predator-pesticide system
Insect pests can have great impact on agriculture production and the main control strategy has largely been the use of chemical substances, usually known as pesticides. However, its employment in large scale introduced many problems such as the resistance developed by the insects what resulted in the need of more aggressive substances; the contamination of soil and water and problems to the human health. Hence, in order to circumvent the problems that the chemicals can produce, ecologically friendly strategies have been proposed.
In this work we study the dynamics of an insect population, considered as a pest, and its natural enemy (biological control) associated with the rational use of chemical substances. We consider that pesticides are applied only on the sites where the insect density is greater than the injury level. We propose a discrete model for analyzing the spatio-temporal dynamics of the insect-predator-pesticide system. We suppose that in the absence of the chemical, the individuals move by diffusion. When the chemical is present in the site, the fraction of prey and predator individuals that leave their position is proportional to the chemical concentration. The chemical substance, in its turn, disperses by diffusion and wind. We show, through numerical simulations, that the system presents different behavior depending on the parameters.
This is a joint work with Adriane Frank and Luiz Alberto Díaz Rodrigues (UFSM).
14.01.2015
Prof. Dr. Wander Jager, Universität Groningen:
Agent-based modelling of human behaviour in environmental systems
Social simulation has been one of the most interesting methodological developments of the last decades for the behavioral sciences. Social simulation models deal with behavioral and cognitive dynamics, with differentiated social influence, with feedback to (simulated) natural environments, or space. Specifically in environmental psychology, these models can also stimulate collaborations between environmental psychologists and researchers from other disciplines to deal with complex environmental problems.
In my lecture I will explain how we combined different psychological theories on needs and decision-making in a conceptual framework, called the consumat approach. Using some examples I will share my experiences using this model concerning the use of empirical data and the formalisation of the agents.
I will conclude with a perspective on the development of agent based games to support policy making in different domains.
21.01.2015
Prof. Dr. Hans-Joachim Poethke, Universität Würzburg:
Pattern characterizes process: distinguishing random from intelligent movement
After a short introduction into phenomenological models of animal movement (e.g. random walk, area restricted search) and Ran Nathan's ideas on a more mechanistic basis of movement ecology I will discuss the essential processes that shape the movement trajectory of an individual animal and present a simulation model of an animal searching for resources.
The model describes a Bayesian search in a heterogeneous landscape and has been developed to better understand dispersal behavior of organisms like butterflies. Behavior in this model is based on i) perception of the environment, ii) memory, iii) experience based inference and on iv) anticipation. Finally I will discuss the influence of movement rules on the statistical pattern of the resulting movement path and the spatial distribution of individuals.
28.01.2015
Dr. Christian Schleyer, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig:
Chancen und Herausforderungen eines ‘Mainstreamings’ des Ökosystemleistungsansatzes in das politische Mehrebenensystem der EU
Das vor allem durch das Millennium Ecosystem Assessement geprägte Ökosystemleistungskonzept zeigt die vielfältigen Wechselwirkungen zwischen Lebensqualität, Biodiversität und Ökosystemleistungen sowie natürlichen und anthropogenen Triebkräften des Wandels. Mit der systematischen Einbeziehung des Konzepts bei der Politikgestaltung auf europäischer, nationaler und regionaler Ebene verbinden Wissenschaftler, Politiker und Praktiker große Hoffnungen auf einen besseren Schutz der Umwelt und eine wirksamere Eindämmung des Verlustes der biologischen Vielfalt. Doch während das Ökosystemleistungskonzept in der Tat bereits eine prominente Rolle vor allem in der europäischen Umweltpolitik spielt, beispielsweise in der EU-Biodiversitätsstrategie 2020, findet es in anderen Politikfeldern, wie beispielsweise der Gemeinsamen Agrarpolitik, (noch) keine Berücksichtigung; und das, obwohl gerade diese Politiken sehr oft enorme Auswirkungen auf eine Vielzahl sozial-ökologischer Systeme haben. Der Vortrag beleuchtet die möglichen Gründe für die (derzeit noch) sehr lückenhafte bzw. zögerliche Berücksichtigung des Konzepts in vielen Politikbereichen. Er widmet sich dabei vor allem Chancen und Herausforderungen, die mit der vertikalen und horizontalen Integration des Konzepts in das politische Mehrebenensystem der EU sowie der wirksamen Einbeziehung vor allem regionaler Ökosystemnutzer und anderer Betroffener verbunden sind. Welche Rolle spielen dabei unterschiedliche Erwartungen, sozio-ökonomische Interessen und kulturelle Wahrnehmungen? Welche bestehenden oder geplanten EU-Politiken haben erhebliche direkte oder indirekte Wirkungen auf Ökosysteme und (wie) könnten diese Politiken von einem ‚mainstreaming‘ des Ökosystemleistungskonzepts profitieren? Welche Anforderungen an europäische, nationale und regionale (Umwelt-)Verwaltungen sind damit verbunden? Und welche unterschiedlichen Interpretationen, Ausprägungen und Ziele von ‚mainstreaming‘ gibt es dabei überhaupt?
