Veränderung der klimatischen Wasserbilanz             aus Beobachtungsdaten im Zeitraum 1975-2004 Erläuterungen im Text Quelle: WGBU 2007 (3)	Regionen mit "hydrologischer" und                        "ökonomischer" Wasserknappheit   Quelle: WGBU 2007 (4)

Für die Quantifizierung der Niederschlagswasserversorgung einer Region kann die sogenannte klimatische Wasserbilanz herangezogen werden. Sie ist die Differenz zwischen Niederschlagsmenge und potenzieller Verdunstung. Sie beträgt typischerweise zwischen plus 1500 mm/Jahr in den Tropen (aufgrund der Wärme verdunstet viel, aber die Niederschläge sind höher) und minus 1500 mm/Jahr in den subtropischen Wüstengebieten (es würde viel verdunsten, regnet aber kaum, sodass die Bilanz stark negativ wird). In Deutschland liegt der Wert bei etwa plus 300 mm/Jahr, d. h. von den 600 mm/Jahr Niederschlag verdunstet rund die Hälfte.
Die Weltkarte links oben zeigt die Veränderung der klimatischen Wasserbilanz innerhalb von 30 Jahren. Im Großen und Ganzen - von Ausnahmen abgesehen - wurde es in den heißen und trockenen Regionen noch trockener. Zwei Effekte summieren sich hierbei: Erstens steigt durch die Temperaturzunahme (0,4 bis 1,6 Grad Celsius in einigen Regionen) die wahre oder potenzielle Verdunstung, und zweitens verfrachten die Luftmassen die Feuchtigkeit effektiver zu den typischen Regengebieten (wie äquatoriale und gemäßigte Breiten) (3).
Man kann ablesen, dass weite Gebiete von Afrika, das mittlere Südamerika, Indien und Teile von Südostasien durch starke Abnahmen betroffen sind.
Die Karte rechts oben setzt die wasserphysikalischen Gegebenheiten in Beziehung zum regionalen menschlichen Bedarf ("hydrologische Wasserknappheit"). Nord- und Südafrika, die mittleren Breiten Asiens und Teile Indiens, das südwestliche Nordamerika und Teile Australiens sind betroffen. Davon zu unterscheiden ist die "ökonomische Wasserknappheit" (es ist genügend Wasser vorhanden, aber es fehlen die Mittel, es beispielsweise durch Leitungen oder Brunnen zu beschaffen) in beispielsweise weiten Teilen Zentralafrikas und einigen Andenregionen.
Ein zusätzlicher Effekt ist ggf. das Abschmelzen von Gletschern, die jahreszeitliche Wasserabflüsse regulieren. Allein in den Anden sind mehrere zehn Millionen Menschen während der langen Trockenzeit auf Gletscherschmelzwasser angewiesen, und es ist damit zu rechnen, dass viele kleine Gletscher in Bolivien, Ecuador und Peru bereits in den nächsten Jahrzehnten verschwunden sein werden (4).
Ein bereits akutes Beispiel der hydrologischen Wasserknappheit in einem wirtschaftlich entwickelten Land bieten die Niederschlagsverhältnisse in Kalifornien, USA, im Jahr 2013. Es fielen sowenig Niederschläge wie noch nie seit Beginn der Aufzeichnungen 1850. In den Passlagen des Einzugsgebietes Sierra Nevada lag Ende Januar 2014 kein Schnee. Zu diesem Zeitpunkt herrschte auf zwei Dritteln der Landfläche Kaliforniens "extreme Dürre". Der Landwirtschaftssektor dieses Bundesstaates hat einen Umsatz von 50 Mrd. US-Dollar jährlich (9). 

Wetterkatastrophen weltweit 1980-2009                                                     Zahl der Opfer                                                                                    ökonomische Verluste blau: Küsten- und Flusshochwasser, Sturzfluten; violett: Dürren; orange: tropische und außertropische Wirbelstürme, lokale Stürme Quelle: OECD 2012 (5)

Die Graphiken oben stellen den Verlauf von Naturkatastrophen über knapp 30 Jahre dar. Unabhängig von der Diskussion, ob diese durch die Erderwärmung zunehmen (eine Mehrheit der Wissenschaftler vertritt diese Ansicht), zeigt die Anzahl der betroffenen Personen pro Jahr im dreistelligen Millionenbereich (linker Teil), dass diese Ereignisse bzw. der Schutz davor oder die Minderung ihrer Folgen erhebliche gesellschaftliche Bedeutung haben. Die Angaben der ökonomischen Verluste (rechter Teil) sind insofern mit Vorsicht zu interpretieren, dass Sachwertverluste funktionell gleicher Art in ärmeren Ländern wohl niedriger bewertet sind als in reichen Ländern. Lebensstandardbereinigte Zahlen fielen sicherlich höher aus. Dennoch zeigen die Werte im zwei- bis dreistelligen Milliardenbereich (US-Dollar/Jahr) auch die wirtschaftliche Bedeutung der Naturkatastrophen bzw. deren Beeinflussung (Verstärkung / Abschwächung) durch den Menschen (5).

Als weiteres Beispiel für die Abhängigkeit der Gesellschaft und auch der Wirtschaft von Ökosystemdienstleistungen, in diesem Fall der Biodiversität als solcher, sei der Medikamentensektor genannt.
Laut der unter der Schirmherrschaft der UN herausgegebenen TEEB-Studie (Interimreport 2008 (6))

• beruhen 50 % der synthetisch hergestellten Arzneimittel auf Verbindungen natürlichen (genetischen) Ursprungs
• betrug deren Umsatz allein in den USA zwischen 75 und 150 Milliarden US-Dollar (1997)
• werden in China 5000 Pflanzen, ein Sechstel aller dort vorkommenden Pflanzen, therapeutisch genutzt
• hängen drei Viertel der Weltbevölkerung von Naturheilmitteln ab.

Man kann den Formulierungen entnehmen, dass sowohl kommerzielle als auch gesellschaftliche Wertungen vorgenommen werden können, die sich ergänzen, aber auch widersprechen mögen.
Eine Diskussion der möglichen Wertemaßstäbe wird im Kapitel "Bewertungsprinzipien" Thema sein.

Ein konkretes Beispiel der Nutzung genetischen Materials ist die hitzefeste DNA-Polymerase.
Polymerasen werden für die DNA-Sequenzierung benötigt, bei der vorangehenden Vervielfältigung durch wiederholte Verdoppelung.
1969 wurde in den bis zu 80 Grad Celsius heißen Quellen des Yellowstone-Nationalparks die wärmeliebende Bakterie Thermus aquaticus entdeckt. Deren Polymerase ist hitzefest, konnte deshalb in der Vervielfältigungs-Kettenreaktion wiederholt eingesetzt werden und ermöglichte damit den Durchbruch des Verfahrens. 1987 wurde das Verfahren patentiert, und 1991 an einen Pharmakonzern für 300 Millionen US-Dollar verkauft. Seither wurden viele Varianten entwickelt (8). Die DNA-Sequenzierung ist heute ein Millardenmarkt.

	Regelkreis Ökosystemdienstleistungen und Gesellschaft   Quelle: adaptiert aus TEEB 2010 (7)

Die Graphik rechts zeigt den Regelkreis zwischen Ökosystemfunktionen, deren Dienstleistungen für die Gesellschaft und der Gesellschaft wiederum auf die Ökosysteme.
Die "Funktionen" sind die pyhsikalischen, chemischen und biologischen Vorgänge der Ökosphäre als solcher, die mit den Mitteln der Naturwissenschaft erforscht und dargestellt werden können.
Die "Dienstleistungen" basieren ebenfalls auf naturwissenschaftlich zu klärenden Vorgängen, unterliegen jedoch, insbesondere bei der Quantifizierung ihres Nutzens, der gesellschaftlichen Bewertung.
Der Zielbegriff des "menschlichen Wohlergehens" ist nach gängigem Verständnis kein absoluter, sondern unterliegt der Wertebildung (ethischer, sozialer, gesellschaftlicher, wirtschaftlicher und religiöser Art).
Das kollektive Handeln wiederum erzeugt "Treiber" für die Veränderung der Ökosphäre; direkte Treiber wie Ressourcennutzung, Landflächenverbrauch, Verunreinigung u.ä, die letztlich durch indirekte Treiber wie Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum sowie die Art der verwendeten Technologien ausgelöst bzw. verändert werden.

In der Literatur werden heute typischerweise vier Ökosystem-Dienstleistungskategorien unterschieden:

• Die Bereitstellung: Lieferung von Produkten wie Bau- oder Brennholz, Wild oder gefangenem Fisch
• Die Regulierung: Flusswasserführung wird durch Gletscher, Wald und Grundwasserkapazitäten auf ein konstanteres Niveau "geregelt", als es dem zeitlichen Verlauf der Niederschläge entsprechen würde; Luftqualität wird nach Schadstoffeintrag durch Pflanzen- und Bodenaktivität auf einen durchschnittlichen Reinheitsgrad "geregelt", usw.
• Die Unterstützung: Dieser Begriff ist etwas nichtssagend, und umfasst eigentlich "sonstige" Dienste, die nicht unter die beiden ersten Begriffe fallen. Gemeint sind z. B. die prinzipielle Bereitstellung von Biodiversiät (genetische Ressourcen), die prinzipielle Funktionalität (organischer) Böden in Bildung und Erhalt, sowie die "Kinderstubenfunktion" von Biotopen für anderswo gelieferte Produkte (etwa Korallenriffe als Laichgebiete für Hochseefische).
• Die kulturelle Leistung: Darunter ist die anthropozentrisch definierte "Schönheit" von Landschaften und Natur zu verstehen, die transzendentale, emotionale, kulturelle und nicht zuletzt auch wirtschaftliche Ausprägung haben kann.

Eine Tabelle der Dienstleitungskategorien, wie sie in der Literatur häufig verwendet werden, siehe hier.
Ökosystemdienstleistungen im Zusammenhang mit der Landwirtschaft sind auch in "Landwirtschaft mit hohem Naturwert" beschrieben.




Quellenangaben
(1) WBGU (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen), Hauptgutachten "Welt im Wandel: Sicherheitsrisiko Klimawandel", 2007; Abb. A. Carius
(2) WGBU 2007 (s. (1)); die Karte zeigt beispielhaft nur jene Regionen, die in diesem Gutachten abgehandelt werden und sich zu Krisenherden entwickeln könnten.
(3) WGBU 2007 (s. (1)); dort Daten: PIK-Klimadatenbank
(4) WGBU 2007 (s. (1)); dort IWMI (International Water Management Institute) "Water for Food, Water for Life. A Comprehensive Assessment of Water Management in Agriculture" (London: Earth Scan, 2007)
(5) "OECD Environmental Outlook to 2050: The Consequences of Inaction", OECD 2012, Kap. 5 "Water"
(6) TEEB 2008, " The Economics of Ecosystems and Biodiversity; An Interim Report"
(7) TEEB 2010, "The Economics of Ecosystems and Biodiversity; Ecological and Economic Fountations", Kap. 1
(8) J. Wilhelm, "PCR - die biochemische Kopiermaschine", Biospektrum Bd. 2: 216 (2005)
(9) FAZ, "Kalifornien sehnt Sturmtiefs herbei", 30.1.14 
(10) H. Netz, "Die Haut der Erde", Naturschutz heute 1: 42 (2012)