- Geographisches Institut der Universität Bonn

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Richard Dikau, Bonn
Geomorphologische Perspektiven integrativer Forschungsansätze in
Physischer Geographie und Humangeographie
Summary
This paper provides a discussion of geomorphic contributions to ongoing debates about society-nature
interactions in physical and human geography. It argues that the philosophical discourse related to
ontological and epistemological issues has to be strengthened in geomorphology as a prerequisite for
the intellectual interactions between human and physical geography. Geomorphic research in sediment
cycles of erosion and deposition within biogeochemical cycle systems in the Holocene time scale
deliver strong contributions to theories and conceptions about socio-economic metabolism and
colonization of nature. This refers to PAGES Focus 5 programmes and other palaeo-ecological
research activities which are definitely convinced that “historical analyses are a sine qua non in the
search for a sustainable future”.
1. Einleitung
Das DFG-Rundgespräch „Möglichkeiten und Grenzen integrativer Forschungsansätze in Physischer
Geographie und Humangeographie“, das am 12.-13.11.2004 in Bonn stattfand, bot Gelegenheit, einen
Diskussionsprozess fortzusetzen, der vor etlichen Jahren durch die Kommission für Geomorphologie
der Bayerischen Akademie der Wissenschaften angestoßen wurde. Mit dem Symposium
„Geomorphologie: Quo vadis?“ der Kommission im November 2002 sollte Stellung bezogen werden
zur Position und Perspektive der deutschen Geomorphologie innerhalb der geographischen Disziplin
und ihren Nachbarwissenschaften und zu zukünftigen Forschungsthemen. Unter Federführung des
Arbeitskreises Geomorphologie der Deutschen Gesellschaft für Geographie wurden verschiedene
Maßnahmen eingeleitet, die in der Entwicklung der Denkschrift „Oberfläche der Erde – Lebens- und
Gestaltungsraum des Menschen“ münden, in der diese Perspektiven ausgearbeitet und publiziert
werden sollen. Der vorliegende Aufsatz greift einige Aspekte dieser aktuellen Diskussion auf und
richtet sich damit einerseits an die geomorphologische Disziplin. Weiterhin versucht sich der Aufsatz
an möglichen Bezügen zwischen Entwicklungen der internationalen Geomorphologie und den
aktuellen Diskursen der Natur-Kultur-Wechselwirkung in Human- und Sozialökologie.
2. Natur-Kultur-Dichotomie in der geomorphologischen Holozänforschung
Die paläoökologische Analyse der Natur-Kultur-Wechselwirkungen ist eine sine qua non für eine
nachhaltige Zukunft. Mit dieser Behauptung begründet DE VRIES (im Druck) die paläoökologische
Holozänforschung unter drei zentralen Gesichtspunkten:
•
•
•
Die Verfügbarkeit einer Fülle neuer wissenschaftlicher Daten des globalen Wandels erlaubt
bedeutende Fortschritte im Verständnis der zeitlichen Entwicklung des materiellen Metabolismus
von Gesellschaften im Sinne von FISCHER-KOWALSKI u. HABERL (1998).
Es liegen inzwischen ausreichend untersuchte Fallstudien zur Umweltgeschichte vor, die es
erlauben, wissenschaftliche Hypothesen über die sozio-kulturelle Dynamik der Vergangenheit
vorzuschlagen und zu testen.
Die neuen Modellierungswerkzeuge und eine Vielzahl sozio-ökologischer Konzepte und Theorien
erlauben es, verschiedene „Grand Stories“ zu erzählen, ohne einen wissenschaftlichen Realismus
durch zu starke Vereinfachungen aufzugeben.
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Als Geomorphologe betrachtet der Autor das Themenfeld integrativer Forschungsansätze in
Physischer Geographie und Humangeographie traditionell als die Veränderung der Reliefform und der
reliefformenden Prozesse durch den in einer physisch-materiellen Sphäre wirkenden Menschen. Die
ontologische Dichotomie von Natur und Kultur oder von Umwelt und Gesellschaft wird damit
bezogen auf die Schlüsselrolle des Menschen für die Erklärung der Veränderung der Energie- und
Stoffflüsse terrestrischer Systeme des Holozäns ab Beginn des Neolithikums vor ca. 7.500 Jahren.
Diese massive Umgestaltung hat zu den bekannten Folgen geführt, die sich mit Hangabtragung und
Bodendegradation, der Sedimentdeposition am Hangfuß (Kolluvium), der Verfüllung von Tiefenlinien
niedriger Ordnung und der Auenlehmdeposition in den Talauen der Flüsse höherer Ordnung und dem
Sedimentaustrag in die Ozeane und Binnenmeere charakterisieren lassen. Die Umgestaltung der
Systeme ist gewaltig. Mit Erosions- und Depositionsraten von regional mehreren Metern in weniger
als 7.500 Jahren werden Sedimentflussraten von den Quellen zu den Speichern beschrieben, die in der
Entwicklung terrestrischer Systeme der letzten Millionen Jahre vermutlich noch nie erreicht wurden.
In den oberen Teilen zahlreicher Einzugsgebiete Mitteleuropas sind Tiefenlinien oder
Hangfußbereiche mit bis zu 8 Meter mächtigen Hangfußkolluvien verfüllt, die Auenlehme der Flüsse
erreichen mancherorts Mächtigkeiten von 6 oder mehr Metern. Die geometrische
(geomorphometrische) Veränderung des Systems ist also beträchtlich. Ab Beginn des 19. Jahrhunderts
kamen die ingenieurtechnischen Umgestaltungen der Fließgewässer hinzu, wobei der Rheinausbau das
wohl bekannteste Beispiel Mitteleuropas ist. Die Flussmäander wurden durchstochen, die Ufer
befestigt und nach 1950 der Staustufenbau vorangetrieben.
Die direkten gesellschaftlichen Eingriffe in die Reliefformen und die Veränderungen der natürlichen
Prozesse an der Formoberfläche umfassen ein weites Spektrum von Einzelphänomenen:
•
Direkte menschliche Eingriffe in die Erdoberfläche
o Formung durch Aufschüttung, Terrassierung, Pflügen
o Formung durch Steinbrüche, Bergbau, Tagebau, Sprengung,
o Formung durch Wasserbau (Dämme, Flussbegradigung, Küstenverbau und -schutz)
•
Menschliche Veränderungen natürlicher Prozesse an der Formoberfläche
o Verwitterung (Versalzung, Versauerung, Gesteinszersatz)
o Hangerosion und -sedimentation (Bodenerosion durch landwirtschaftliche Nutzung,
Desertifikation, Rodung, Urbanisierung, historische Bodenerosion, Dünenbildung und
-wanderung)
o Flusserosion- und Sedimentation (Staustufenbau, Fracht durch Hangerosion,
Auensedimentation früher, heute und morgen)
o Gravitative Massenbewegungen (Hangrutschungen, Murgänge, Hangbelastung und
Hangunterschneidung durch menschliche Eingriffe, Sprengungen)
o Senkungen der Erdoberfläche (Bergbau, Grundwasserentnahme, Permafrostschmelze)
Erzeugung von Erdbeben (Stauseefüllung)
Die paläoökologische Erforschung des Holozäns und der gesellschaftlich verursachten Veränderungen
des „Systems Erde“ ist inzwischen weit entwickelt, so dass von zahlreichen Disziplinen und
Forschungsprogrammen umfangreiches Material vorliegt (z.B. STEFFEN et al. 2002; ALVERSON et al.
2003; ROBERTS 2004). Begrifflichkeiten wie „Mensch-Umwelt-Kopplung im Holozän“, „Integration
of human impact and the natural environment“ oder “The human impact” sind etabliert und gehören
zum terminologischen Standard der Erforschung des globalen Wandels im Rahmen des IGBP
(International Geosphere-Biosphere Programme) (STEFFEN et al. 2004). In Deutschland sind neue
Erkenntnisse der Entwicklung von Geoarchiven durch das Schwerpunktprogramm „Wandel der GeoBiosphäre während der letzten 15.000 Jahre“ erbracht worden, das einen Beitrag zum IGBP Programm
PAGES – PEP III geleistet hat (LITT 2003).
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Dem Ansatz folgend, dass ein Verständnis der Natur-Kultur-Wechselwirkungen im Holozän ein
Schlüssel für das Verständnis der aktuellen und zukünftigen Entwicklung terrestrischer Systeme
darstellt, hat sich mit dem Focus 5 von IGBP – PAGES (Past Ecosystem Processes and HumanEnvironment Interactions) eine Forschungsgruppe etabliert (PAGES 2005; DEARING im Druck), die in
dieser Themenstellung eine starke angewandte Problemorientierung regionalen und globalen
Ausmaßes mit hoher gesellschaftlicher Relevanz sieht. Die durch die historische Entwicklung
geschaffene aktuelle Systemkonfiguration bildet dabei nicht nur den Kontext heutiger Prozesse. Die
Kenntnis der Entwicklungsmechanismen sowie der variablen Sensitivität und Robustheit des Systems
im Laufe seiner Jahrtausende langen Veränderung bietet zentrale Grundlagen für die Abschätzung
bzw. Modellierung des zukünftigen Systemverhaltens und damit für operative Maßnahmen einer
nachhaltigen Entwicklung (OLDFIELD u. ALVERSON 2003; OLDFIELD u. DEARING 2003).
Unter geomorphologischen Gesichtspunkten postuliert dieser Ansatz das System einer 3dimensionalen Reliefform, wie z.B. einen Hang oder ein Einzugsgebiet, das aus abiotischen und
biotischen Komponenten und ihren Attributen besteht (Reliefform, oberflächennaher Untergrund,
Böden, Vegetationsbedeckungstyp, Formsensitivität und -persistenz etc.) und das von externen
Einflüssen der menschlichen Tätigkeit und des Klimas verändert wird. Eine wichtige, gesellschaftlich
verursachte Veränderung liegt im Landnutzungswandel von einer Waldvegetation zum ackerbaulich
genutzten System. Die Aufgabe besteht sodann in der Trennung der menschlichen von den
klimatischen Einflüssen, was mit Hilfe von Proxydaten der deponierten Sedimente, oder/und
unabhängig davon, durch archäologische, palnyologische, paläoklimatologische und historischgeographische Rekonstruktionen der Besiedlung und Landnutzung erfolgt. Analoger Schluss, multiple
Hypothesen, Hermeneutik und historisch-narrative Methoden bilden übliche Komponenten der
paläoökologischen Methodologie. Zeigt nun das Alter der Ablagerung des Sedimentes und die Phase
des Landnutzungs- oder/und Klimawandels chronologische Parallelitäten, werden kausale
Beziehungen formuliert. Für den Sedimentfluss bildet die menschliche Tätigkeit einen Einflussfaktor
(forcing), der eine Systemreaktion (response) erklärt. Je detaillierter die Landnutzungsänderung in
Raum und Zeit aufgelöst werden kann, desto stichhaltiger wird die Erklärung der Systemreaktion
erfolgen können. Natürlich steht die holozäne Paläoforschung hier vor besonderen Problemen, da
Prozesse und ihre Einflüsse aus Proxyparametern abgeleitet werden müssen, weil ja für den größten
Teil der letzten 7.500 Jahre keine direkten Messdaten vorliegen. Der Zeitraum direkter Messdaten
umfasst oftmals nur wenige Jahre oder Jahrzehnte. Die Sedimenttransporte im Rhein beispielsweise
werden seit ca. 35 Jahren gemessen, Messreihen für die Bodenerosion auf landwirtschaftlichen
Nutzflächen liegen in Mitteleuropa ab den 1950er Jahren vor.
In diesen Ansätzen wird, zugespitzt formuliert, der Mensch / die Gesellschaft reduktionistisch als
externer Einflussfaktor eines Systems betrachtet, der zu parametrisieren ist und als Modellkomponente
Verwendung finden kann. Die Frage, warum ein Individuum oder eine Gesellschaft bestimmte
Handlungen vornimmt, wird dabei nicht berührt (PITMAN 2005, S. 142-144; HOOKE 2000, S. 845). In
Umkehrung der auf die Sozialwissenschaften bezogenen Aussage von F ISCHER-KOWALSKI u. ERB
(2003, S. 257) kann somit formuliert werden, dass der Mensch / die Gesellschaft im Grunde den
Charakter einer exogenen Störung trägt. Im Sinne der von VALSANGIACOMO (1998. S. 153)
diskutierten wissenschaftstheoretischen Typisierung der Humanökologie basiert dieser Ansatz darauf,
die Veränderungen von Ökosystemen als Naturphänomen zu sehen, das mit einem Kausalprinzip
interpretiert wird und das keine „Sinn-Deutung“ der eingreifenden menschlichen Handlung vornimmt.
Warum aber, so kann gefragt werden, muss der Sinn einer menschlichen Handlung bekannt sein, um
verstehen zu können, warum in einem Seesediment ein bestimmtes Pollenspektrum oder eine
bestimmte datierte Sedimentschicht deponiert wurde?
93
3. Der humanökologische Diskurs zur Überwindung der Natur-Kultur-Dichotomie
Die geschilderten geomorphologischen bzw. paläoökologischen Paradigmen der Natur-KulturWechselwirkung sind durch den von MEUSBURGER u. SCHWAN (2003) herausgegebenen Band
„Humanökologie – Ansätze zur Überwindung der Natur-Kultur-Dichotomie“, auf den hier speziell
Bezug genommen wird, grundlegend in Frage gestellt und erschüttert worden. WEICHHART (2003, S.
16) schildert darin, dass sich auf naturwissenschaftlicher Seite „eine (in manchen Ausprägungsformen
extrem naiv-empirizistisch anmutende) Auffassung“ finden würde, „bei der ‚Natur’ und ‚Kultur’ in
essentialistischer Weise konzipiert sind. ‚Kultur’ wird dabei als artefaktenhafter Niederschlag
menschlichen Tuns in Form von Landnutzungssystemen oder Kulturlandschaft gefasst. Die
symbolhaft vermittelten Formen des gesellschaftlichen Naturbezuges bleiben weitgehend
ausgeblendet. Auch die prozesshaften Elemente des Gesellschaft-Natur-Metabolismus werden höchst
unzulänglich berücksichtigt. Diese ‚Kurzform’ einer naturalistischen Position kann noch immer als
mainstream-Variante der Konzeptualisierung des Gesellschaft-Umwelt-Problems in der
innerfachlichen Diskussion des deutschen Sprachraumes angesehen werden“. In derselben Sammlung
wird von F ISCHER-KOWALSKI u. ERB (2003, S. 16) „auf der Suche nach einem
sozialwissenschaftlichen Zugang zur biophysischen Realität“ der Ansatz eines gesellschaftlichen
Stoffwechsels (Metabolismus) im Raum diskutiert. Als Grundlage und Begründung führen F ISCHERKOWALSKI u. ERB (2003, S. 257) dazu aus, dass die „Mainstream-Sozialwissenschaften Gesellschaft
als hochkomplexe Einheiten auffassen, welche sich ausschließlich aus den eigenen internen
Mechanismen erklären“ und dass aus Sicht dieser Sozialwissenschaften die Natur im Grunde den
Charakter einer exogenen Störung tragen würde. Weiter wird der Metabolismus als historisch
variables Phänomen „von Gesellschaft als materiell offenem System“ betrachtet, das aus der
biophysischen Sphäre Ressourcen aufnimmt (Rohstoffe), diese transformiert (Nahrung und andere
Produkte) und mit Zeitverzögerung wieder an die biophysische Sphäre abgibt (Abfälle, Emissionen).
Die Durchdringung bzw. Verschneidung der biophysischen Sphäre und der gesellschaftlichen Sphäre
erfolgt durch die „gesellschaftliche Kolonisierung natürlicher Prozesse“. Nach FISCHER-KOWALSKI u.
ERB (2003, S. 270) beschreibt Kolonisierung „die dauerhafte, gezielte und intendierte Beeinflussung
naturaler Prozesse durch die Gesellschaft als Vorleistung für die Befriedigung gesellschaftlicher
Ansprüche an die natürliche Umwelt. Kolonisierung ist ein prozessuales Modell der Interaktion
zwischen sozialen und naturalen Systemen“, das sowohl im naturwissenschaftlichen (Veränderung
ökosystemarer Energieflüsse, genetische Rekombination, Bodenveränderung) als auch im
sozialwissenschaftlichen Kontext (Kolonisation als gesellschaftliches Handeln, gesellschaftlicher
Organisationsaufwand, Arbeit, Technik) zu erschließen ist. Von hoher Bedeutung ist weiterhin, dass
Kolonisierung als historischer Prozess betrachtet wird, der mit Beginn des Neolithikums mit
Einführung der Landwirtschaft begann. Diesen Überschneidungsbereich zwischen physischmaterieller Welt und Gesellschaft bezeichnet WEICHHART (2003, Abb. 1) als „hybrides System“, das
aus hybriden Entitäten besteht, „die erst durch die Verknüpfung von spezifischen Handlungen mit
einem spezifischen physisch-materiellen Milieu entstehen.“ Durch den Aneignungsprozess der
physisch-materiellen Welt sei diese nun als immanenter Bestandteil von Gesellschaft anzusehen. Im
Sinne von GODELIER (1986) ist damit Realität gleichzeitig materiell und mental-symbolisch
aufzufassen. Voraussetzungen für eine Erforschung der Wechselwirkungen von Natur und Kultur
liegen demnach im Sinne von ZIERHOFER (2002) darin, von einer Natur-Kultur-Dichotomie zu einem
Natur-Kultur-Dualismus zu gelangen, der feststellt, dass die Illusion des Zusammenlebens der
Menschen in und gegenüber einer schützenden Umwelt fallengelassen wird, weil es nie eine Umwelt
hier und eine Gesellschaft dort gegeben habe.
Für einen naturwissenschaftlich und historisch arbeitenden Geomorphologen sind diese hier äußerst
verkürzt dargestellten Ansätze einer metabolischen Natur-Kultur-Interaktion nicht einfach
nachzuvollziehen. Dass eine materielle Entität, wie z.B. ein Sedimentkörper, als mental-symbolisches
Subjekt begriffen werden kann, muss erst einmal verstanden werden. Auch entziehen sich dem
Naturwissenschaftler mitunter die tieferen ontologisch-epistemologischen Grundlagen dieses
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Ansatzes. Allerdings ist transdisziplinäre Natur-Kultur-Forschung nicht zu haben, ohne die
disziplinäre Grenze zu überschreiten und ein „Spielbein“ in den sozialwissenschaftlichen Paradigmen
zu entwickeln. Das bedeutet auch, dass, wie BACCINI (2003, S. 303) betont, die interdisziplinäre
Arbeit nur dann realisiert werden kann, wenn „alle Beteiligten einen Zusatzaufwand betreiben“, der in
das Verstehen der anderen Disziplin investiert werden muss. Warum eine Sedimentbohrung „naiver
Empirismus“ sein soll, erschließt sich einem Geomorphologen darüber hinaus nicht ohne weiteres.
Allerdings, so soll auch betont werden, ändert sich dieser Standpunkt mit zunehmender wissenschaftsund erkenntnistheoretischer Ausbildung.
Nach dem Ansatz einer metabolischen Natur-Kultur-Interaktion könnte demnach ein durch den
Bodenerosionsprozess vom Hang zum Hangfuß durch Massenfluss transferiertes und dort deponiertes
Sediment (Kolluvium) und der darin gespeicherte Kohlenstoff als Teil der physisch-materiellen
Realität und gleichzeitig als Teil der menschlichen Gesellschaft angesehen werden. Das Kolluvium ist
„history inscribed in nature“ (GODELIER 1986) und stellt damit ein hybrides System dar. Unter
methodologischen Gesichtspunkten liegt hier eine Entität vor, die die Folgen des
„Kolonisierungsregimes“ in Form eines Proxydatums beinhaltet und zur historischen Rekonstruktion
dieser Folgen beitragen kann. Allerdings ist hier äußerste Vorsicht geboten, da der Sedimentproxy
durchaus selbstorganisierte und nicht-lineare Signale enthalten kann, die den Kolonisator verschleiern
können. Weiterhin haben die strukturellen Veränderungen des physisch-materiellen Systems massive
Rückwirkungen auf gesellschaftliche Systeme nach sich gezogen. So verlaufen Bodendegradation und
-zerstörung häufig nach Mechanismen positiver Rückkopplungen ab, wobei der agrarwirtschaftliche
Systemkollaps dann erreicht ist, wenn die Bodenproduktivität zerstört ist.
Die ontologischen Schwierigkeiten im Natur-Kultur-Diskurs werden allerdings nicht nur in der
globalen
Umweltforschung
deutlich.
Die
gegenseitige
Ausblendung
naturund
sozialwissenschaftlicher Zugänge bei der Naturgefahren- und -risikothematik bilden eines der
Hindernisse für die von allen Seiten geforderte Transdisziplinarität, ohne die allerdings eine
Naturkatastrophenforschung auch keinen nachhaltigen operativen Erfolg haben wird (DIKAU 2004;
DIKAU u. WEICHSELGARTNER 2005). Es ist daher geboten, dass sich die Geomorphologie im Rahmen
der Physischen Geographie und der physischen Umweltwissenschaften diesem Diskurs stellt. Die
Umkehrung der Frage von WEICHHART (2003, S. 21) wie aus sozialwissenschaftlicher Sicht sinnvoll
mit der physisch-materiellen Welt umgegangen werden könne, kann aus historischnaturwissenschaftlicher Perspektive der Geomorphologie dann beantwortet werden, wenn nicht nur
die naturalistische Sedimentationsgeschichte rekonstruiert wird, sondern damit gesellschaftlich
brisante Konsequenzen, z.B. in Form der Einbuße von Bodenproduktivität oder dem Verlust an
Wasserspeichervermögen von Staubecken durch Sedimentation (VÖRÖSMARTY et al. 2003) verbunden
werden. Dazu müssten Forschungsagenden erweitert werden, die mögliche Zugangspfade zu einem
Natur-Kultur-Diskurs bilden und die zu einer integrativen Konzeptionalisierung der Natur-KulturWechselwirkung beitragen könnten.
Zusammenfassend werden aus diesen Überlegungen folgende Hypothesen formuliert:
•
•
•
Ohne deutliche Intensivierung des wissenschafts- und erkenntnistheoretischen Diskurses in der
Geomorphologie wird ein ernstzunehmender Beitrag der Disziplin zur transdisziplinären
Erforschung von Natur-Kultur-Wechselwirkungen nicht stattfinden können.
Die geomorphologische Systemtheorie und ihre Weiterentwicklung im Sinne komplexen
Systemverhaltens kann einen Beitrag zur Entwicklung von Modellen hybrider Natur-KulturSysteme bilden.
Die nicht-lineare Veränderung von Struktur und Konstitution geomorphologischer Systeme im
Holozän hat bis heute andauernde und in die Zukunft reichende Rückwirkungen auf die
Gesellschaften, die diese Systeme kolonisieren und nutzen. Die geomorphologische
95
•
Holozänforschung leistet einen wichtigen Beitrag für die Rekonstruktion dieser
Strukturveränderungen.
Sedimentfluss und -haushalt bilden zentrale geomorphologische Forschungsfelder für das
Verständnis der biogeochemischen Energie- und Stoffkreisläufe im Sinne des Natur-KulturMetabolismus in variablen Raumzeiten.
4. Geomorphologische Ansätze als Beitrag zu einem Verständnis von Natur-KulturWechselwirkungen
4.1 Wissenschaftstheorie und Geomorphologie
Die Behauptung von Richard CHORLEY (1978, S. 1) „Whenever anyone mentions theory to a
geomorphologist, he instinctively reaches for his soil auger“ hat die Geomorphologengeneration des
letzten Vierteljahrhunderts vorwiegend des angelsächsischen Sprachraumes nachhaltig beeinflusst
(STODDART 1997). In einer weitgehend positivistisch geprägten deutschen Geomorphologie kann es
allerdings durchaus passieren als „theorielastig“ bezeichnet zu werden, wenn über Fallstudien
hinausgehende Ansätze und Konzeptionen diskutiert werden. Andererseits bemühen sich auch auf
internationaler
Ebene vergleichsweise
wenig
Vertreter
der
Disziplin
um einen
wissenschaftstheoretischen Diskurs. Immerhin wurde das in Deutschland bereits Anfang der 1980er
Jahre publizierte Buch „Theorie der Geowissenschaften“ von ENGELHARDT u. ZIMMERMANN (1982)
in die englische Sprache übersetzt. Trotz dieser allgemeinen Zurückhaltung hat sich in den letzten 15
Jahren ein internationaler Diskurs entwickelt, der sich um die wissenschaftstheoretische Basis und
Weiterentwicklung sowie die Kohärenz und Divergenz der Disziplin bemüht (HAINES-YOUNG. u.
PETCH 1986; RICHARDS 1990, 1994; BAKER u. TWIDALE 1991; BAKER 1996b; RHOADS u. THORN
1996; SLAYMAKER 1997; HARRISON 1999; RHOADS 1999; INKPEN 2005). Diese Entwicklung und
Diskussion ist innerhalb der deutschen Geomorphologie auf wenig Resonanz gestoßen. Man mag hier
einwenden, dass pragmatische, problemorientierte Forschungsansätze wissenschaftstheoretische
Diskurse erübrigen. Jedoch erscheint es gerade vor dem Hintergrund divergierender
geomorphogenetischer, reduktionistisch-deterministischer und angewandter Ansätze in der
Geomorphologie (SLAYMAKER 1997, S. 334) sowie des längst überfälligen Diskurses zu Theorie und
Methodologie der Natur-Kultur-Wechselwirkungen geboten, auch in Deutschland weit mehr Energie
in die wissenschafts- und erkenntnistheoretischen Grundlagen der Disziplin zu investieren. Vermutlich
besteht eines der Probleme der heutigen „Mensch-Umweltforschung“ darin, dass in den
Sozialwissenschaften diese Grundlagen einen weit bedeutsameren Stellenwert einnehmen. Durch
dieses Ungleichgewicht wird nicht nur die inter- und intradisziplinäre Kooperation, sondern darüber
hinaus eine integrative Konzeptualisierung erschwert oder verhindert.
In einer zu dieser Fragestellung zentralen Publikation diskutiert RHOADS (1999) die Nützlichkeit des
wissenschafts- und erkenntnistheoretischen Diskurses in der Physischen Geographie mit besonderer
Betonung der geomorphologischen Disziplin. Folgende Behauptungen werden aufgestellt:
•
•
•
Konzeptionelle und erkenntnistheoretische Diskurse in der Geomorphologie befürworten in
erster Linie pragmatische Ansätze, die in den USA auf die durch W.C. Peirce beeinflussten
Ansätze von K.G. Gilbert und W.M. Davis zurückzuführen sind (zitiert in BAKER 1996a).
Die Ansätze des erkenntnistheoretischen Realismus von RICHARDS (1990, 1994) führen zu der
Forderung einer praktischen, problem-orientierten Geomorphologie.
So wie BAKER (1996b) fordert RHOADS (1999) eine tiefgehende ontologisch-epistemologische
Untersuchung der geomorphologischen Wissenschaft.
RHOADS (1999) sieht zwar im gegenwärtigen wissenschaftspolitischen Klima die Vorteile
pragmatischer Ansätze, die möglicherweise das Überleben der Disziplin sichern könnten, er hält sie
aber wissenschaftlich für wenig anspruchsvoll und weiterführend. Jedoch sei die Fähigkeit zu einer
kohärenten, wissenschaftlichen Identität innerhalb der Disziplin ebenso wichtig wie die angewandte
96
Seite, da Geomorphologen auch zahlreiche Themenfelder der Grundlagenforschung bearbeiten. Dazu
sei es allerdings unabdingbar, dass sich die Disziplin mit grundsätzlichen ontologischepistemologischen Fragen befassen muss und darin eine der Voraussetzungen des Diskurses zwischen
Physischer Geographie und der Humangeographie zu finden sei. Aus US-amerikanischer Sicht geht
RHOADS (1999) noch weiter, indem er behauptet, dass das Fehlen des philosophischen Diskurses in
der Physischen Geographie dazu geführt habe, dass
•
•
•
weder die Öffentlichkeit noch die akademische Welt ein klares Bild davon hätten, was
Physische Geographen betreiben,
der Zustand fehlender intellektueller Orientierung die Legitimation der Geographie als
akademische Disziplin untergräbt,
und dies der wichtigste Grund dafür sein könnte, warum Geographen nach wie vor unter
vergleichbaren Disziplinen nur die „zweite Geige“ in der gesellschaftlichen Relevanz spielen
würden.
Weiterhin verschaffe uns unsere Zersplitterung eine ungünstige Ausgangsposition für die schnelle,
kollektive und effektive Orientierung an den sich entwickelnden gesellschaftlichen Bedürfnissen. Gut
entwickelte philosophische Beweisführungen, die die Bestimmung der Relevanz der Geographie nicht
nur aus einer pragmatische Perspektive sondern auf ontologischer und epistemologischer Grundlage
erklären, seien daher von stärkerem Gewicht als jede andere einseitige Rechtfertigung und darüber
hinaus hilfreich, der geographischen Disziplin zu mehr Kohärenz zu verhelfen.
Diese kritische Position gegenüber einer pragmatisch-anwendungsorientierten Fixierung der
Physischen Geographie bzw. Geomorphologie wird auch von anderen nordamerikanischen Vertretern
der Disziplin eingenommen (BAUER et al. 1999; PHILLIPS 1999). Die Forderung lautet dagegen, dass
es an der Zeit sei, sich mit den Fragen einer geomorphologischen Systemtheorie, Theorien der
Skalenabhängigkeit geomorphologischer Phänomene und der daran gekoppelten methodologischen
Ansätze zu orientieren.
4.2 Systemtheoretische Diskurse in der Geomorphologie
Die von Ludwig von Bertalanffy entwickelte Systemtheorie wurde in den 1960er und 1970er Jahren in
die Physische Geographie eingeführt. Zeitgleich wurde durch die Arbeiten von STRAHLER (1950;
1952) ein nachhaltiger Paradigmenwechsel in der Geomorphologie eingeleitet, der die qualitativevolutionären Theorien der Reliefentwicklung im Sinne W.M. DAVIS (1899) durch eine auf
Messungen beruhende Prozessgeomorphologie ablöste (dynamische Geomorphologie) (Abb. 1).
Die von CHORLEY (1962), CHORLEY u. KENNEDY (1971) sowie CHORLEY et al. (1984)
vorangetriebene Theorie geomorphologischer Systeme basiert auf einer Klassifikation von 5
Systemtypen unterschiedlicher Eigenschaften. Sie umfassen die Form (als 2-dimensionale
Oberfläche), das Material (als 3-dimensionaler Körper), den Prozesses und ihre Wechselwirkungen.
Weiterhin beinhaltet diese Typisierung variable Raum- und Zeitskalen der Systementwicklung, raumund zeitlich variable Systemsteuerungen durch externe Eingriffe sowie erste Ansätze zeitabhängiger,
nichtlinearer Systemreaktionen (S LAYMAKER 1991, S. 429) (Tab. 1). Hier soll nicht grundlegendes
Lehrbuchwissen wiederholt werden, jedoch erscheint es im Rahmen der aktuellen perspektivischen
Diskussion in der deutschen Geomorphologie angebracht, das systemtheoretische Konzept kritisch zu
reflektieren.
97
Abb. 1: Interpretation der paradigmatischen Entwicklungen in der Geomorphologie (nach A.
RICHARDS 2002, S. 105, verändert).
KomplexitŠt
Paradigmatische Krise
ForschungsaktivitŠt
Quantitative
Revolution
Systemtheorie
Geomorphogenetik
Kreationismus/
Teleologie
Zeit
1850
Prozesse
1900
1950
2000
Der von CHORLEY u. KENNEDY (1971) vorgeschlagene theoretische Ansatz einer „Physischen
Geographie der Wechselwirkungen und Rückkopplungen“ sollte einer Spezialisierung physischgeographischer Disziplinen entgegenwirken und einen Rahmen bieten, um Kopplungen zwischen den
Disziplinen und ihren spezifischen Untersuchungsobjekten zu erleichtern. Die gegen den
systemtheoretischen Ansatz erhobene Kritik richtete sich v.a. gegen die Schwierigkeit der Umsetzung
des theoretischen Ansatzes in den empirischen Bereichen der geomorphologischen Forschung
(KENNEDY 2004). Dieser Position können SLAYMAKER u. SPENCER (1998) nicht folgen, die eher die
grundsätzliche Fehlinterpretation des systemanalytischen Ansatzes in der Physischen Geographie
beklagen und auf die systemtheoretisch angelegte globale Umweltforschung von Stoff- und
Energiekreisläufen verweisen. Auch PHILLIPS (1999) beklagt die geringe Akzeptanz der allgemeinen
Systemtheorie in der geomorphologischen Forschung und stellt fest, dass system-orientierte Ansätze
die implizite Basis prozess-bezogener Theorien und Methodik sei. Unter Gesichtspunkten der
disziplinären Kohärenz hat SLAYMAKER (1997) auf eine verstärkte Umsetzung des
systemtheoretischen Ansatzes mit der Forderung gedrungen, dass auf dieser Grundlage der
Sedimenthaushalt einen Ansatz liefern könnte, mit dem der Divergenz in der Disziplin
entgegengewirkt werden könnte.
Für die Geomorphologie bietet der systemtheoretische Ansatz und die Systemtypisierung ein
Grundgerüst für die Strukturierung geomorphologischer Forschung und Lehre. Der Vorteil liegt auf
mehreren Ebenen. Unter konzeptionellen Gesichtspunkten ermöglicht sie zum einen eine klare
Trennung und Verbindung von Reliefgeometrie, Material und Prozess. Sie beinhaltet
Prozessreaktionssysteme, d.h. Form-Prozess-Form-Rückkopplungen, und damit konzeptionelle und
methodologische Möglichkeiten zur Entschlüsselung emergenter Systemeigenschaften. Das Prozessbzw. Kaskadensystem bietet eine Konzeption für die Sedimenthaushaltsmodellierung und damit für
quantitative Ansätze der Analytik des Sedimentflusses in Bio-Geosystemen auf lokaler, regionaler und
globaler Skale. Die geomorphologische Naturgefahrenforschung wird treffend mit dem Typ des
Kontrollsystems bezeichnet, was die direkte menschliche Veränderung materiell-physischer Objekte
zur Verminderung von Risiken betrifft.
98
Tab. 1: Klassifikation von geomorphologischen Systemtypen (nach CHORLEY u. KENNEDY 1971 und
SLAYMAKER 1991, S. 429 verändert, vgl. DIKAU 1998, S. 10).
Systemtyp
Formsystem (statisches
System)
Beispiele
toposequentielles Hangsystem,
hydrologisches Einzugsgebiet,
Hochgebirge
Prozesssystem
(Kaskadensystem)
Hangsystem (Kopplung FelswandSturzhalde),
fluviales System mit Kopplung der
Hänge (Quellen) mit kolluvialen,
alluvialen und marinen Speichern
(Senken)
Prozess –
Reaktionssystem (FormProzesssystem)
Hangsystem (freie Felswand und
Schuttkegel) mit negativer
Rückkopplung zwischen Form und
Prozess
Mesoskaliges, glazigenes
(pleistozänes) Talsystem mit
mikroskaliger, gravitativer (holozäner)
Überprägung
Geomorphogenetisches
System
Geomorphologisches
Kontrollsystem
Bodenschutz zur Verminderung von
Bodenerosion,
Gerinneverbau zu Verhinderung von
Ufererosion
Auswahl von Methoden
2-dimensionale
Geomorphometrie,
Reliefklassifikation, statistische
Korrelation statischer Variablen
Prozessmodelle,
3-dimensionale
Volumenmodelle,
Sedimentkaskadenmodelle,
Sedimenthaushaltsmodelle,
Ableitung von
Sedimentflüssen aus
Proxydaten der Geoarchive
Prozessmodellierung mit
zeitlicher Formenvarianz
Multiskalige
Reliefformanalyse
(„Reliefgeneration“),
stratigraphische und
chronometrische Modelle,
abduktiver Schluss von Form
und Material auf den Prozess
Prozessmodellierung,
ingenieur-technische
Maßnahmen für die
Risikoverminderung
heuristische
Gefahrenbewertung
4.3 Nichtlinearität und Komplexität geomorphologischer Systeme
Der systemtheoretische Ansatz hat durch das „23rd Binghamton Symposium in Geomorphology“
(PHILLIPS u. RENWICK 1992) in der Geomorphologie eine Neubewertung und Weiterentwicklung
erfahren (Abb. 1). PHILLIPS (1992) fasst diese Weiterentwicklung unter dem Begriff der nichtlinearen,
dynamischen Systeme in der Geomorpholgie (nonlinear dynamical systems, NDS) zusammen, deren
Grundlagen in der Mathematik, Physik und Chemie entwickelt wurden. Mit der Aufforderung, NDS
als Weiterentwicklung der traditionellen Systemlehre zu begreifen, werden weitreichende
Konsequenzen verbunden:
•
•
Die Erforschung von Einzelprozessen oder Einzelkomponenten des Systems soll durch die
Analyse des dynamischen Verhaltens des Gesamtsystems, seiner konstituierenden Komponenten
sowie ihrer Kopplungen und wechselseitigen Anpassungen erweitert werden.
Die Analyse geomorphologischer Systeme soll nach holistischen Grundsätzen erfolgen, um damit
die bisherigen reduktionistischen Ansätze der Analytik von Einzelkomponenten des Systems zu
überwinden.
99
Ebenso wie S LAYMAKER (1997) will PHILLIPS (1992) mit Konzepten der Systemanalytik divergenten
Entwicklungen in der Disziplin entgegenwirken und Kopplungen mit anderen Komponenten des BioGeosystems erleichtern, um damit der paradigmatischen Krise der Geomorphologie (Abb. 1)
entgegenzuwirken. Weiterhin sei von Vorteil, dass holistische Ansätze in den Kontext existierender,
traditioneller Systemansätze der Geomorphologie gestellt werden können. Auf diese Weise, so ist
PHILLIPS (1992) überzeugt, können die weit verbreiteten impliziten system-orientierten Ansätze mit
einer erweiterten expliziten Systemtheorie gekoppelt werden. Der NDS-Ansatz ist von PHILLIPS
(1999) sowohl unter theoretischen und phänomenologischen Gesichtspunkten rezipiert worden, wobei
sich die Kritik aus der Disziplin in erster Linie auf die Probleme der Kopplung der NDS-Ansätze mit
den empirischen Befunden der Feldforschung bezogen hat. PHILLIPS (2003) hat diese Kritik
aufgegriffen und die Erweiterung des Ansatzes zur einer „Complex Nonlinear Dynamik (CND)“
vorgeschlagen. Wie DEARING (2004 S. 722) betont, bestehen mit den Ansätzen der nichtlinearen
Systemanalytik nunmehr Möglichkeiten, bisher lediglich kausal mit externen Faktoren korrelierte und
inkonsistente Feldbefunde besser verstehen zu können. Es soll allerdings auch betont werden, dass
bereits Stanley SCHUMM (1979, 1991) die nichtlineare Reaktion fluvialer Systeme durch den Begriff
des „complex response“ beschreibt. Danach entsteht die komplexe Reaktion eines fluvialen Systems
dadurch, dass in einem bestimmten Zeitraum ein externer Einfluss (z.B. eine Ansenkung der
Erosionsbasis) innerhalb des Systems zu räumlich variablen Reaktionen führen kann. Das heißt, dass
Einschneidung und Deposition im selben Zeitraum räumlich benachbart auftreten können. Die
Begründung für dieses Systemverhalten liegt in der räumlich variablen Konfiguration des Systems und
in den Eigenschaften der Systemspeicher, die durch unterschiedliche interne Schwellenwerte bedingt
eine variable Sensitivität aufweisen. Für die Erklärung externer klimatischer und gesellschaftlicher
Einflüsse auf ein geomorphologisches System aus Proxydaten eines Geoarchives (z.B. kolluviale oder
fluviale Sedimente) hat die nichtlineare, komplexe Systemreaktion bedeutende Konsequenzen, da
kausale Ursache-Wirkungsbeziehungen nicht mehr ohne weiteres zur Erklärung des Phänomens
herangezogen werden können. PHILLIPS (2003, S. 19) benennt mehrere phänomenologische Ursachen
für nichtlineares, komplexes Systemverhalten:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Schwellenwerte (threshold),
Masse- und Energiespeicher (storage effects)
Sättigung und Entleerung (saturation and depletion)
Selbstverstärkung durch positive Rückkopplung (self-reinforcing positive feedback)
Anschwächung durch negative Rückkopplung (self-limitation)
Konkurierende Wechselwirkungen (competitive relationships)
Multiple Formen der Anpassung (multiple modes of adjustment)
Selbstorganisation (self-organization)
Hysterese (hysteresis)
Die Nichtlinearität von Systemen wird häufig mit bestimmten Aspekten nichtlinearen Verhaltens, wie
z.B. Chaos, Fraktale und Selbstorganisation in Verbindung gesetzt, jedoch sind nicht alle nichtlinearen
Eigenschaften von Systemen komplexer Natur. Nichtlineare Systeme können einfach und
vorhersagbar sein, was für komplexe Systeme und ihr emergent-musterbildendes oder skaleninvariates
Verhalten nicht zutreffen muss. Das heißt, dass die Nichtlinearität von Systemen und ihre Kontingenz
nur eine von zahlreichen Eigenschaften dieser Systeme darstellen.
Die Konfiguration des Systems (geomorphometrische Struktur, Raumstruktur der Quellen und Senken,
Hangcatenen, Flussnetzstruktur etc.) hat für das Verhalten fluvialer Systeme eine besondere
Bedeutung (LANE u. RICHARDS 1997; TRIMBLE 1999; RICHARDS 2002). Diese Systemeigenschaften
entstehen im Laufe der Entwicklung des Systems, sind damit zeitlich variabel und stellen jeweils neue
Rahmenbedingungen für nachfolgende Prozesse dar. Sie bilden emergente Systemeigenschaften
100
(emergent properties, WASSON 2002). Zeitlich variable, quantitative Sedimenthaushaltsmodelle bilden
eine Methodengruppe, mit der versucht werden kann, fluviale Erosion und Sedimentation im
zeitlichen und räumlichen Kontext der Systemkonfiguration zu erfassen (DEARING et al. 2005). Erst
dadurch können grundlegende Beziehungen zwischen Sedimentproduktion, -speicher und
Speicherremobilisierung und den externen Einflüssen von Landnutzung und Klima aufgedeckt
werden. Für ein kleines Einzugsgebiet demonstrierte TRIMBLE (1999) die zeitliche und räumliche
Veränderlichkeit der Sedimentspeicherung in Kolluvien, Alluvionen und des zeitlich davon
entkoppelten Sedimentaustrags. Zugleich begründet TRIMBLE (1999) damit die Notwendigkeit von
Forschungsansätzen der quantitativen, zeit-abhängigen Beschreibung des Sedimenthaushaltes fluvialer
Systeme (DEARING 2004).
Der in der internationalen Forschung etablierte Begriff des Sedimenthaushaltes (sediment budget)
bezieht sich auf sämtliche Komponenten des Systems in Form der vorhandenen Quellen und Senken
sowie auf die zwischen ihnen stattfinden Sedimentflüsse (REID u. DUNNE 1996; SIDORCHUK 2003).
Allerdings existieren aktuelle Sedimenthaushaltsmodelle für große Flusssysteme bislang kaum
(WASSON 2002). Entsprechend sind die von MILLIMAN u. SYVITSKI (1992, S. 525) vorgelegten
Schätzungen der heutigen jährlichen terrestrischen Sedimentflüsse in die Ozeane von 18-24 × 109 t)
mit großen Unsicherheiten behaftet. Für längere Zeitskalen gestaltet sich die Rekonstruktion der
Sedimentflüsse auf Grund der Datenausdünnung bedeutend schwieriger. Diese Ansätze können sich
nicht auf Messdaten stützen, sondern müssen Proxydaten kolluvialer und alluvialer Sedimente
zurückgreifen. Daher ist es bislang weitgehend unbekannt, welche Sedimentmengen seit Beginn der
neolithischen Revolution mobilisiert, gespeichert und in die Ozeane ausgetragen worden sind.
4.4 Geomorphometrische Konfiguration des Raumes
Unter den Gesichtspunkten, dass die Geomorphologie die Beziehung zwischen Prozess und Form zu
erhellen hat, verwundert es, dass Taxonomien der Reliefformen, oder allgemeiner, die
Konzeptualisierung des geomorphologischen Raumes, nur einen vergleichsweise geringen Stellenwert
in der heutigen geomorphologischen Forschung einnimmt. Allein die einfache Frage, welche
sedimentären Komponenten ein Makrosystem, wie etwa das Rheineinzugsgebiet, beinhaltet, oder wie
diese qualitativ in einer Kaskadenstruktur räumlich gekoppelt sind, kann nur durch explizite
Raumansätze beantwortet werden. Raum und Zeit müssen zusammen gedacht werden (MASSEY 1999,
S. 274).
Die geomorphologische Systemanalyse erfordert auf jeder Raumskale geomorphometrische Ansätze.
Das Georelief ist ein räumlich und zeitlich multiskaliges Phänomen. Unter taxonomischen
Gesichtspunkten kann es als aus verschachtelten, hierarchisch organisierten Formen und
Formelementen betrachtet werden, die Ausdruck unterschiedlich alter Formungsprozesse sind. Die
zeitliche Skale, in der eine einzelne Form zu betrachten ist, ist mit dem Raum durch die Größe dieser
Form, ihre Persistenz und ihre Einbindung in das Gesamtrelief verknüpft. Diese räumliche
Verschachtelung wird als Palimpsest beschrieben, was bedeutet, dass ältere, ggf. bereits
abgeschlossene Formungsprozesse ihre Spuren im heutigen Georelief hinterlassen haben und dadurch
integraler Bestandteil des rezenten Reliefs sind (CHORLEY et al. 1984, S. 9). Die Aufgabe der
Geomorphometrie besteht darin, den geometrisch-topologischen Charakter der Komponenten des
Palimpsests systematisch zu beschreiben und zu quantifizieren. Dabei ist es notwendig, einen
multiskalen, systemaren Ansatz zu wählen. Diese Theorie liegt auch dem Ansatz der
Reliefgenerationen Julius BÜDELs (1977) zugrunde. BÜDEL (1977) beschreibt geschachtelte, aus
Raum-Zeitebenen aufgebaute Hierarchien erosiver Prozess-Reaktionssysteme sowie die Kopplung und
Entkopplung von Systemkomponenten und geschachtelte Rückkopplungsmechanismen zwischen
diesen Komponenten.
101
Die Geomorphometrie hat in der Entwicklung der deutschen Geomorphologie eine weit
zurückreichende Tradition (R ASEMANN 2004). KUGLER (1974) entwickelte diesen Ansatz weiter und
definiert einen taxonomisch konsistenten Reliefaufbau aus subordinierten Systemeinheiten auf
unterschiedlichen räumlichen Skalen, die von der Pico- bis zur Megadimension reichen. Auf jeder
Skale können Formfacetten, Formelemente, Formen und Formassoziationen definiert werden. Es
handelt sich um einen polyhierarchischen Ansatz, mit dem die Struktur des Reliefs durch adäquate
Attribute- und Objekteigenschaften abgebildet werden kann. Diese Systematik gestattet sowohl den
Analyseweg der sukzessiven Zerlegung komplexer Systeme in einfachere Bausteine (top down) als
auch den Weg der Systemsynthese durch Aggregation seiner Bauteile (bottom up). Die Umsetzung des
gefügetaxonomischen Ansatzes in das Baukastensystem einer thematischen Karte erfolgte in der
Bundesrepublik
Deutschland
durch
das
geomorphologische
Kartierungssystem
der
Geomorphologischen Detailkarte 1:25.000 (BARSCH u. LIEDTKE 1980). Die Abbildung
geomorphometrischer Ansätze in computer-gestützte Modelle ist ein weit über die Geomorphologie
hinausgehendes Forschungs- und Anwendungsfeld, das zur Standardfunktionalität von GIS
Technologien oder GIS-unabhängiger Softwareprodukte gehört. Trotz dieser Fortschritte und der
einfachen Verfügbarkeit digitaler Geländemodelle und räumlicher geomorphometrischer Daten
bestehen in der Reliefanalyse nach wie vor beträchtliche Defizite der semantischen Reliefgliederung
und der quantitativen Reliefstrukturanalyse (DIKAU 1998; DIKAU u. SCHMIDT 1999; RASEMANN
2004). Weiterhin bietet die technische Entwicklung der Jahre im Bereich der Computer- und
Softwareentwicklung sehr effektive Werkzeuge, die für die Modellierung der geomorphometrischen
Informationsschichten, die Digitalisierung und die graphische Kartenerzeugung wesentliche
Arbeitserleichterungen bedeuten (OTTO u. DIKAU 2004).
4.5 Sedimentfluss als Komponente des biogeochemischen Kreislaufes
In ihrem Lehrbuch „Physical Geography and Global Environmental Change“ entwerfen S LAYMAKER
und SPENCER (1998) die Konzeption eines Beitrages der Physischen Geographie zur globalen
Umweltforschung. Er wird festgestellt, dass diese eine einmalige Gelegenheit dazu bieten würde, die
Fragmentierung der Disziplin zu überwinden und zu einer holistischen Interpretation von
Umweltsystemen zurückzukehren, wobei folgende Kernthesen formuliert werden:
•
•
•
•
•
Biogeochemische Kreisläufe sollten in Zukunft eine zentralere Rolle im Curriculum der Disziplin
spielen, da Massenflüsse ohne ein tieferes Verständnis der Umweltchemie nicht ausreichend
verstanden werden können.
Sedimentkreisläufe wurden bisher zu stark unter Gesichtspunkten eines physikalischen
Systemverhaltens verstanden. Sedimentkreisläufe und ihre Wechselwirkungen mit der
Lithosphäre, Hydrosphäre, Biosphäre, Atmosphäre und mit der Gesellschaft sind ohne ihre
Einbindung in einen biogeochemischen Kontext äußerst schwierig zu analysieren.
Die Bemühungen der Modellierung der Komplexität von Umweltsystemen sollten weitergeführt
werden.
Die Potentiale von Fernerkundungs- und GIS-Technologien sollten weiter genutzt werden.
Die Rolle der Gesellschaft bei der Veränderung der Erde und die Wichtigkeit kultureller und
gesellschaftlicher Wertesysteme als Motor des globalen Wandels muss eine weitaus deutlichere
Würdigung durch die Physische Geographie erfahren.
Diese disziplinären Perspektiven folgen den Ansätzen der Analytik globaler Stoff- und
Energiekreisläufe und ihre Beeinflussung durch gesellschaftliche Systeme als eines zentralen
Themenfelds der Erforschung des globalen Wandels (STEFFEN et al. 2002; STEFFEN et al. 2004).
Stoffflüsse werden als Bestandteil des biogeochemischen Kreislaufes verstanden, der einerseits Flüsse
von gelöstem und partikulär gebundenem Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor oder Schwefel und
andererseits die Sedimentflüsse umfasst. Flusseinzugsgebiete bilden einen zentralen terrestrischen
Systemtyp dieser Stoffflüsse. Sie können als komplexe Kaskadensysteme aufgefasst werden, die auf
102
menschliche und klimatische Einflüsse sofort aber auch mit ausgeprägten Zeitverzögerungen reagieren
können. Unter Gesichtspunkten der Kategorien des Prozess-Reaktionssystems führen diese Reaktionen
zu Veränderungen des terrestrischen Systems selbst und der mit ihm gekoppelten atmosphärischen und
ozeanischen Systeme. Das bedeutet, dass strukturelle Veränderungen des natürlichen oder bereits
kolonisierten Systems Rückwirkungen auf die Gesellschaften haben, die diese Systeme für die
Produktion oder für andere Zecke nutzen. Unter Gesichtspunkten des Sedimentkreislaufes sind
folgende Komponenten zu rechnen:
•
•
•
•
•
Boden- und Produktivitätsveränderungen landwirtschaftlicher Nutzflächen
Flusseinschneidungen
Sedimentdepositionen auf Hängen, in Flussauen und Speicherwerken
Beeinflussung der Flussdeltaentwicklung und von Küstenökosystemen
Rückkopplungen mit dem globalen Klima durch Beeinflussungen der biogeochemischen
Kreisläufe der Ozeane
Nicht-lineares Verhalten bedeutet, dass der Sedimentfluss durch Zeitverzögerungen charakterisiert
wird, die Tausende von Jahre betragen können. So kann in langen Zeitskalen beobachtet werden, dass
alpine Flüsse heute immer noch auf die Materialbereitstellung der letzten Kaltzeit reagieren, d.h. dass
die Zeitskale der Anpassung des Flusses an die veränderten klimatischen und geomorphologischen
Bedingungen länger als 11.000 Jahre sein muss (CHURCH u. SLAYMAKER 1989). Die gesellschaftliche
Kolonisierung kann den Sedimentaustrag aus Flusseinzugsgebieten um das 5-10fache, regional gar um
das 100fache erhöhen (EINSELE u. HINDERER 1997; DEARING u. JONES 2003). In den
mitteleuropäischen Flusssystemen mit einer langen Nutzungsgeschichte werden demzufolge heute
Sedimente aufgearbeitet und ausgetragen, die seit Beginn des Neolithikums vor ca. 8.000 Jahren
produziert wurden (STARKEL et al. 1991; BROWN u. QUINE 1999). Eine schlüssige Erklärung
terrestrischer Sedimentflüsse setzt daher die Integration von Informationen langer Zeitskalen aus
Geoarchiven voraus, die weit über die verfügbaren Zeitreihen direkter Messungen von Wasser- und
Sedimentflüssen der letzten Jahre oder Jahrzehnte hinausgehen.
Dieser Ansatz bildet die Grundlage des PAGES (Past Global Changes)-Projektes LUCIFS
(Landnutzungs- und Klimaeinflüsse auf fluviale Systeme seit Beginn der landwirtschaftlichen
Nutzung). LUCIFS zielt auf das Verständnis der Stoffflüsse in fluvialen Systemen auf globalen,
regionalen und lokalen Skalen (WASSON 1996; WALLING u. FANG 2003; DIKAU et al. 2005). LUCIFS
hat eine holozäne Forschungsperspektive. Der Ansatz des Sedimenthaushaltes bildet den zentralen
analytischen Rahmen des Projektes, um die komplexen „Wechselwirkungen zwischen Natur und
Kultur“ zu verstehen und um die Proxyparameter der Sedimentarchive mit den Zielparametern der
Sedimentflüsse verknüpfen zu können. Die Schlussfolgerungen, die aus der holozänen fluvialen
Systemforschung gezogen werden können, schließen neue Herausforderungen und Forschungsziele
ein, wie z.B. Nichtlinearität, Wirkungen der räumlichen Skale oder die Struktur des Reliefs (WALLING
2003, S. 3180).
5. Perspektiven
Durch die Diskussion von wissenschaftlichen Ansätzen der Geomorphologie sollte im vorliegenden
Beitrag ausgelotet werden, welche Perspektiven und Potenziale sich für die Disziplin im Rahmen der
humanökologischen Erforschung von Natur-Kultur-Wechselwirkungen ergeben könnten. Auch wenn
die „Überwindung der Natur-Kultur-Dichotomie“ als Voraussetzung integrativer und
transdisziplinärer Forschung für eine klassische Disziplin der Physischen Geographie langwierig sein
wird, existieren heute geomorphologische Ansätze, die fundierte Beiträge zu den Konzepten des „biophysichen Metabolismus“ liefern können. Dazu muss sich die geomorphologische Disziplin allerdings
weit stärker als bisher systemtheoretischen Ansätzen zuwenden und den Themenbereich der nichtreduktionistischen Erforschung von Stoffwechseln in ökologischen Systemen erschließen.
103
Die geomorphologische Holozänforschung bildet eine ausgezeichnete Grundlage für einen derartigen
Beitrag. Einer der wenigen Versuche mit Bezug auf die Integration variabler Zeitskalen in
Erklärungsansätze der Natur-Kultur-Wechselwirkungen wurde durch MESSERLI et al. (2000)
publiziert. Die Autoren unterscheiden die früh- bis mittelholozäne Periode (ca. 9.000 – 1.000 BC), die
historische Periode (ca. 1.000 AD bis 20. Jahrhundert) und die aktuelle Skale. Der Ansatz basiert auf
der Hypothese, dass jede menschliche Gesellschaft durch zeitliche Trajektorien der Verwundbarkeit
(„trajectory of vulnerability“) beschrieben werden könne. Die hochgradig verwundbaren
Gesellschaften der frühholozänen Jäger und Sammler entwickelten sich über weniger verwundbare
hochproduktive agrarisch-urbane Systeme zu Gesellschaften der Gegenwart, die durch
Bevölkerungswachstum und Übernutzung der Lebensgrundlagen wiederum durch hohe
Verwundbarkeiten gekennzeichnet sind. Von hohem Interessen erscheinen hier weiterhin die zeitlich
variablen Entwicklungen des Stickstoff-Metabolismus in Mitteleuropa für drei Zeitperioden der letzten
400 Jahre, die auf die Arbeiten von PFISTER (1984) zurückgehen.
Die Recherchen des Autors zeigen aber auch, dass die Kommunikationsstränge zwischen den
wissenschaftlichen Akteursgruppen der Humanökologie bzw. Sozioökologie (Beiträge in
MEUSBURGER u. SCHWAN 2003) und der prähistorischen und historischen Paläoökologie des
Holozäns (Beiträge in ALVERSON et al. 2003), noch nicht sehr weit entwickelt sind. Der von
GODELIER (1986) geprägte Ausdruck der „history inscribed in nature“ kann treffsicher auf die
zentralen Entitäten der geomorphologischen Holozänforschung angewendet werden. Es sind dies die
Sedimentspeicher in Form kolluvialer und alluvialer Körper (DEARING et al. 2005), die im Sinne der
sozial-ökologischen Terminologie hybride Komponenten sozial-ökologischer Systeme darstellen.
Wenn dieser Forschungsansatz um die Bereiche der Sedimentflüsse und -kreisläufe und ihre
systemtheoretische Einbindung in die terrestrischen biogeochemischen Kreisläufe erweitert wird,
lassen sich ausgezeichnete transdisziplinäre Perspektiven für die geomorphologische Disziplin
entwickeln (GREGORY 2000, S. 275ff.).
Abschließend und plakativ soll auf Diskurse in der englischen Geographie verwiesen werden, in denen
über integrative Forschungsansätze, Theorien und Methoden in der Physischen Geographie und
Humangeographie diskutiert wird und theoretische, methodologische und programmatische
Annäherungen versucht werden (RAPER u. LIVINGSTONE 1995; MASSEY 1999; LANE 2001; RAPER u.
LIVINGSTONE 2001; MASSEY 2001; RICHARDS 2003; TRUDGILL u. ROY 2003; HARRISON et al. 2004;
MATTHEWS u. HERBERT 2004; HUGGETT 2004). Eine Kopplung unserer laufenden Debatte in der
deutschsprachigen Geographie mit diesen Diskursen sollte unser nächstes Ziel sein.
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