Funktions- und Organisationsprinzipien natürlicher Systeme

Seit ca. 4,5 Mrd. Jahre hat sich das Leben auf der Erde nach eigenen Regeln und ohne menschliche Planung entwickelt. Mit einem Kapital von rund 2000 Milliarden Tonnen Biomasse setzt das Ökosystem Erde bei einem "Nullwachstum" jährlich hundert Milliarden Tonnen an Sauerstoff und Kohlenstoffverbindungen um, und weitere Milliarden Tonnen an Schwer- und Leichtmetallen werden verarbeitet. Dabei entstehen keine nichtverwertbaren Abfälle, und auch die nach scheinbaren Katastrophen, wie Waldbrände und Vulkanausbrüche, zerstörten Regionen bieten schon nach relativ kurzer Zeit wieder neue Lebensräume.

Die "Natur" bzw. die natürlichen Systeme sind damit die idealen Vorbilder für nachhaltige Nutzung, Selbstregulation und effizienten Energie- und Ressourceneinsatz. Die Komplexität dieser natürlicher Netzwerke ist aber schwer zu erfassen oder nachzuahmen. Es kommt deshalb darauf an die wesentlichen Grundregeln und Wirkungsmechanismen zu erkennen und bei der Planung menschlicher Systeme zu berücksichtigen.

Die folgenden Grundregeln wurden aus verschiedenen Quellen und Fachgebieten - der Ökologie, der Permakultur und der Systemlehre - zusammengetragen, um sie als Planungshilfe bei der Gestaltung von Freiflächen u. a. Objekten anzuwenden.
Diese Prinzipien haben keinen "Gesetzesstatus". Sie sollen vielmehr, wie Mollison es auch bei seinen Permakultur-Grundregeln bezeichnet "eine Reihe von Direktiven sein, die sagen: ‚Dies ist eine gute Art des Vorgehens'"

Der besseren Übersicht wegen wurde eine Einteilung in vier Bereiche vorgenommen – Energie, Organisation, Nachhaltigkeit und Vielfalt. Es liegt aber in der Natur der Sache, d. h. des Systemgedankens, daß es hierbei zu zahlreichen Überschneidungen und Verknüpfungen kommt, weil die einzelnen Prinzipien mehr oder weniger große Auswirkungen auf alle Bereiche haben bzw. unter verschiedenen Aspekten betrachtet werden können.

II. Organisation
Eine der interessantesten Fragen der Ökologie ist die nach der Organisation lebender Strukturen. Nach welchen Regeln ist das Zusammenspiel der Organismen untereinander organisiert? Welche Regelungs- und Steuermechanismen gibt es? Wodurch ist das System stabil und flexibel zugleich? Auch wenn noch nicht alle Fragen vollständig beantwortet sind, lassen sich doch einige Prinzipien entdecken.
Die Übertragung natürlicher Organisationsstrukturen auf anthropogene Systeme verringert den Pflege- und Unterhaltungsaufwand und auch den notwendigen Energieeinsatz.

Prinzipien
· Selbstorganisation
Natürliche Systeme organisieren sich selbst, d. h. Regelung und Steuerung erfolgen systemintern, als Reaktion auf Reize der Umwelt. Aufgrund der Netzwerkstruktur handelt es sich hierbei aber nicht um einfache Ursache-Wirkungs-Ketten, sondern um komplexe Abläufe, wodurch auch Entwicklungsprozesse und Anpassung ermöglicht werden. Selbstorganisation in der Planung hat nicht zum Ziel vorzeigbare, zu einem bestimmten Zeitpunkt fertige Endprodukte zu schaffen. Sie konzentriert sich vielmehr "auf die Unterstützung an neuralgischen Punkten, von wo aus Vorgänge, Handlungen in Gang gesetzt, vorangetrieben und selbst wieder unterstützt werden. Sie betreffen nicht nur die Realisierung von Umbau-Projekten, sondern gleichzeitig neue Verhaltensweisen, die neue Bewußtheiten mit sich bringen. Solche Knotenpunkte und ihre Verbindungen sind der Kern der anderen, prozeßorientierten Planung" (Schneider 1988).

· Vernetzung
Voraussetzung für die Selbstorganisation jedes Systems ist die Vernetzung der einzelnen Systembestandteile durch Stoff-, Energie- oder Informationsaustausch. Jedes Element muß so angeordnet werden, "that each serves the needs, and accepts the products, of other elements" (Mollison 1998). Aus der Vernetzung ergibt sich die wechselseitige Abhängigkeit aller Lebensprozesse.
Die Herstellung und Nutzung von Beziehungen zwischen den Systemkomponenten durch eine geschickte und optimierte Anordnung ist einer der wichtigsten Punkte der Permakultur.

· Dezentralität
Trotz der Vernetzung und der gegenseitigen Abhängigkeit zeichnen sich natürliche Systeme durch eine Unabhängigkeit von zentralen Strukturen aus. Diese finden sich in der Natur nur in Ausnahmefällen, z. B. die Sonne als globale Energiequelle. Eine zentrale Steuerung wäre ein Risiko, da bei Störungen das gesamte System ausfallen könnte. Größere Sicherheit und Stabilität verleiht eine interne Systemregelung, die sich aus dem Zusammenspiel vieler Komponenten ergibt.

· Hierarchische Struktur
Systeme weisen eine hierarchische Struktur auf und zwar in der Form, daß jedes System Bestandteil eines übergeordneten Systems ist. Jede Stufe weist unterschiedliche Funktionen auf, hat andere Eigenschaften und Aufgaben, andere Beziehungen und Möglichkeiten.

· Regionalität
Dezentrale Strukturen erfordern nahräumliche Versorgungsbeziehungen und -bezüge, die die Transportenergie und die Abhängigkeit von externen Quellen verringern.

· Dynamik
Die Dynamik natürlicher Systeme zeigt sich in den Ausbreitungs- und Entwicklungstendenzen, wie z. B. der Bodenentwicklung, der Dünenbildung oder der Sukzession von Pflanzengesellschaften als Reaktionen auf veränderte Standortbedingungen.

IV. Vielfalt
Natürliche Lebensräume zeichnen sich in der Regel durch eine große Vielfalt aus, die sich in eine "äußere", sichtbare und eine "innere", unsichtbare unterteilen läßt. Die äußere zeigt sich in der Vielfalt an Arten, Standortbedingungen (z. B. warme, sonnige und kühle, schattige Bereiche), Erzeugnissen, Landschaftsbildern (Farben, Formen, Geräuschen und Gerüchen). Die "innere", weniger offensichtliche, in der Vielfalt der Beziehungen und Funktionen.

Um alle Vorteile der Vielfalt nutzen zu können, ist es wichtig darauf zu achten, daß sie nicht nur die äußere Qualität aufweist, die sich als ein Nebeneinander unterschiedlicher Komponenten zeigt, sondern, daß die innere Qualität im Vordergrund steht. Ziel muß eine geschickt angeordnete, vernetzte "Polykultur" sein, die das Gegenteil einer "Monokultur" darstellt. Diese unsichtbaren Strukturen sind aber ungleich schwieriger zu planen und zu verwirklichen und werden sich oft erst im Laufe der Jahre ergeben, nachdem erfolglose Arten oder Methoden ausgeschieden sind oder aufgegeben wurden und besser geeignete sich etabliert haben.

Prinzipien
· Artenvielfalt
Obwohl es auch artenarme stabile Lebensräume gibt (z. B. Schilfgürtel oder Buchenwälder), weisen die meisten natürliche Systeme eine große Artenvielfalt auf. Sie bietet Vorteile für den Erhalt und die Funktionsfähigkeit des Systems, denn ein Nachteil von Monokulturen und Monostrukturen ist, daß alle Individuen Bedarf an den gleichen Ressourcen haben und die gleichen Abfälle produzieren.

· Biologisches Design
Die Vielfalt an Formen und Strukturen der Organismen – das biologische Design – hat in der Regel einen funktionellen Charakter und wird von Menschen in seiner "Unregelmäßigkeit in der Regelmäßigkeit" als ästhetisch ansprechend empfunden (Vester 1999). Architekten und Ingenieure greifen diese Art der Gestaltung nicht nur unter optisch-ästhetischen Aspekten auf, sondern versuchen mittlerweile durch die Nachahmung natürlicher Gestaltungsregeln u. a. energie- und kostensparende Bauweisen und neue technische Möglichkeiten zu verwirklichen ("Bionik" aus Biologie und Technik).

· Randzonen
In natürlichen Systemen ist häufig zu beobachten, daß Randzonen (Ökotone), d. h. die Übergänge zwischen zwei Lebensräumen sehr artenreich sind. Dies ist u. a. darauf zurückzuführen, daß dieser Bereich Arten der beiden angrenzenden Biotope enthält und darüberhinaus Arten, die auf den Übergangsbereich spezialisiert sind. Beispiele hierfür sind Waldränder, Küsten oder die Bodenoberfläche als Grenzbereich zwischen Atmo- und Lithosphäre. Eine Verlängerung von Randzonen z. B. durch gewundenen, unregelmäßigen Heckenverlauf, schafft unterschiedliche mikroklimatische Bedingungen (Licht-, Wind- und Feuchteverhältnisse), die die Standortvielfalt erhöhen. An den Randzonen kann es zu Anreicherungen wind- und wassertransportierter Stoffe (mit Nähr- oder Schadfunktion) kommen, was z. B. die Aufgabe von Erosionsschutz- oder Filterhecken ist. Auch wenn Ränder nutzbare Eigenschaften aufweisen, kann es sinnvoll sein diese zu verlängern, z. B. Flachwasserzonen zum Anbau bestimmter Pflanzen.
Auch der Stadtrand ist als menschlicher Lebensraum äußerst begehrt, da er die Vorzüge der Stadt, wie Nähe zu Geschäften, Schulen und Freizeitangeboten, mit denen des ländlichen Raumes, wie Ruhe, Grünflächen und bessere Luftqualität, verbindet.

· Vielfalt an Nutzungsmöglichkeiten
Die Komponenten natürlicher Systeme weisen oft eine Vielfalt an Nutzungsmöglichkeiten auf, z. B. Pflanzen, deren Blätter von Raupen gefressen werden, die Blüten Nektar für Bienen bieten und die hohlen Stengel als Überwinterungsquartier oder Nistmaterial dienen.