Globale Zusammenhänge

Während Genetik und Stoffwechselphysiologie zunehmend die molekularen Grundlagen biologischer Vorgänge erforschen, geht es in der Ökologie um die Beziehungen zwischen komplexen Systemen von Individuen bis zur Biosphäre. Für diese Fragestellungen hatte 1935 die Einführung des Begriffes "Ökosystem" von ARTHUR GEORGE TANSLEY (1871-1955) eine große Bedeutung. Angesichts der durch menschliche Aktivitäten bedingten Veränderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre und den Verunreinigungen der Hydrosphäre (ober- und unterirdisches Wasservorkommen der Erde) gewinnt die Erforschung globaler Stoff-Flüsse und Energieumsätze zunehmend an Bedeutung. Solche Forschungen sind Voraussetzung für Zukunftsprognosen zur Entwicklung der Biosphäre. Wegen der hoch komplizierten Wechselwirkungen, die innerhalb eines Ökosystems herrschen, sind Vorhersagen jedoch sehr schwierig und exakte quantitative Aussagen über Stofftransport und Energieumsatz meist eher Momentaufnahmen, die weitergehende Schlussfolgerungen kaum zulassen.
So ist z. B. bis heute sehr umstritten, wie sich der durch menschliche Aktivitäten bedingte Anstieg der in der Atmosphäre auf die Zukunft der Biosphäre auswirken wird. Eines jedoch haben die global-ökologischen Forschungen ergeben: Innerhalb der Biosphäre gibt es eine Vielzahl von Rückkopplungs- und Regelungsprozessen, die für die relative Konstanz des Lebensmilieus verantwortlich sind. Dies hat den britischen Mediziner und Geochemiker JAMES LOVELOCK (geb. 1919) 1972 dazu veranlasst, dem Bioplaneten Erde, inklusive aller darauf lebender und nicht lebender Materie, insgesamt die Qualitäten eines eigenständigen Lebewesens zuzuschreiben (Gaia-Hypothese).

Gaia-Hypothese
Phythoplankton setzt Dimethylsulfid frei, das die Wolkenbildung fördert. Dadurch wird die Sonneneinstrahlung vermindert, was wiederum die Phythoplanktonmenge beeinflusst. Die Dimethylsulfidbildung geht zurück, es bilden sich weniger Wolken, die Phythoplanktonaktivität steigt. Die Beobachtung dieses Rückkopplungsprozesses war für J. LOVELOCK eine Schlüsselerfahrung für die Entwicklung seiner Gaia-Hypothese.