Nahrungsenergie – Bindeglied der Ko-Evolution von ......Haber, Bosch und NH 3 1908:Haber erhält erstes PatentHaber erhält erstes Patent zur Synthese von Ammoniak; Kooperation zwischen

Nahrungsenergie –Nahrungsenergie Bindeglied der Ko-Evolution

von Landwirtschaft und Menschheitvon Landwirtschaft und Menschheit

Prof. Dr. R.A.E. MüllerInstitut für Agrarökonomie

- Information & Innovation -

RAEM/NoP-2010/Ko-Evol - 1 -

EinleitungWer ist er?

aufgewachsen in der Pfalz; aufgewachsen in der Pfalz; Abitur in Kaiserslautern (in der Nähe von Ramstein) landw. Praktikum & Gehilfenprüfung St di d A i h ft TU B li & U i St t H h h i Studium der Agrarwissenschaften: TU Berlin & Uni Stgt-Hohenheim Nato-Wanderungen im Hunsrück und in der Eifel Promotion in Kiel zwischen Promotion und Berufung: auf Forschungs-Wanderschaft in

Australien, USA und Indien Professor in Kiel seit 1990

Ab l I i & I f i i I i fü A ök i Abtlg. Innovation & Information im Institut für Agrarökonomie wiss. Leiter des MultiMedia-Labors der A&E-Fakultät

Forschungsgebiete: Ök i d I ti & I f ti i L d i t h ft d A ib i i b Ökonomie der Innovation & Information in Landwirtschaft und Agribusiness, insb. Aquakultur

Evolution der Landwirtschaft Globalisierung IKT und Agribusiness


Globalisierung, IKT und Agribusiness

EinleitungDauerbesorgnis seit Malthus

Weltbevölkerung 1965 - 2050Fakten vom Ernährungsgipfel, Nov. 2009

2008: ~ 1,02 Mrd Menschen sind

Weltbevölkerung 1965 2050

2008: 1,02 Mrd Menschen sind unterernährt

2050: Nahrungsmittelproduktion muss um die Hälfte (+ 50%)muss um die Hälfte (+ 50%) gesteigert werden

70 Prozent der Hungernden leben auf dem Land & von derauf dem Land & von der Landwirtschaft

"… the power of population is indefinitely greater than the power in the earth to produce subsistence for man."


than the power in the earth to produce subsistence for man.Thomas Robert Malthus 1798

EinleitungMalthus Irrtum

7

Thomas RobertMalthus,

6

7

26 DDT27 DNA as Genetic Material

28 Double Helix29 Genetic engineering

25 Haber Process

,1766 - 1834

(Mrd

.)

4

5 23 Animal Inheritance22 Diesel Engine

21 Nitrogen Fixation

20 Plant Strains19 Genetics

24 Genes

evöl

keru

ng

3 16 Cotton Gin15 Pollination

14 Plant Sexuality13 Windmills

18 Mechanical Reaper17 Synthetic Urea

Anzahl Agrar-Erfindungen(in Asimov):vor 1000: 19

Jahr

Be

1

2

10 Waterwheels9 Horses

8 Calendars7 Ploughs6 Wheeled Carts5 Irrigation4 Sickles3 Agriculture

12 Horse Collars11 Moldboard Plows

vor 1000: 191000-1250: 11250-1500: 01500-1750: 9

RAEM/NoP-2010/Ko-Evol - 4 --8000 -6000 -4000 -2000 0 20000

g4 Sickles3 Agriculture1750-2000: 48

EinleitungZweck & Gliederung

Zwecke des Vortrags:Zwecke des Vortrags:1. Zur Überwindung der überholten Malthusschen Theorie beitragen;2. Zusammenhänge zwischen Bevölkerungsentwicklung und landwirtschaftlicher

E t i kl lä tEntwicklung erläutern;3. intellektuelle Widerstandskräfte gegen Zukunftsangst(macherei) stärken


Landwirtschaft & EnergiebedarfgLage der Welternährung I

Beachte: Daten sind nur bis zum Jahr 2004-06 verfügbar!


Quelle: FAO 2009. The state of food insecurity in the world.http://www.fao.org/docrep/012/i0876e/i0876e00.HTM

Beachte: Daten sind nur bis zum Jahr 2004-06 verfügbar!

Landwirtschaft & EnergiebedarfgLage der Welternährung II


Landwirtschaft & EnergiebedarfgSonnenenergie & Mensch








Landwirtschaft & EnergiebedarfgWo die Sonnenenergie bleibt

Verhältnis Ernährungsenergie zur Sonnenenergie

Sonnenstrahlen100 W/m2

0.0020

0.0025

0.0010

0.0015

0.0000

0.0005

Mais USA Kartoffel UK Weizen ND,USA

Mais Mexiko(menschl. AK)

Mais Mexikomit Ochsen

Weizen mitOchsen UP,

BrandrodungNeuguinea

Photo-synthese 0 5 W/ 2

LM-Energie-O Verfügbare

Indien

y ~ 0,5 W/m2 Output

- Energie-"Verluste"

VerfügbareNetto-

energie


Andere Energie

Verluste~ 0,25 W/m2

GliederungWo sind wir?


Technologie & Ko-EvolutionNochmals Malthus

"I think I may fairly make two postulata

Thomas RobertMalthus,

I think I may fairly make two postulata.First, That food is necessary to the existence of man.Secondly, That the passion of the sexes is necessary and will remain nearly in its present state.

• Population, when unchecked, increases in a geometrical ratio. • Subsistence increases only in arithmetical

,1766 - 1834

Malthus Modell

1200yratio. • A slight acquaintance with numbers will shew the immensity of the first power in comparison of the second

800

1000

1200

Pro

dukt

ion

of the second.

400

600

völk

erun

g; ld

w.

0

200

0 50 100 150 200 250

Zeit [25 Jahresperioden]

Bev


Zeit [25 Jahresperioden]

Bevölkerung Landw. Produktion

Technologie & Ko-EvolutiongBevölkerung & Arbeitsteilung

"Malthus' bedeutsamer Unsinn"

F.A. von Hayek1899 – 1992

Nobelpreis 1974"Malthus' bedeutsamer Unsinn"

"Die Ansicht, dass die gegenwärtige Vermehrung der Menschheit ... zum Unheil führen müsse, ist ganz einfach falsch."

"... die Vermehrung der Produktivität ist unter den meisten Umständen eine Wirkung der Bevölkerungsvermehrung.

Nur eine dichte Bevölkerung kann jene Arbeitsteilung und Nutzung der Leistungen erreichen, von der wir heute abhängen."

F.A. von Hayek 1996, S. 99


Technologie & Ko-EvolutiongEntstehung neuer Technologien

Wie neue Technologie entstehen .. ... durch verbesserte technologische Komponenten

W.Brian Arthur*1945

g p z.B. besseres Saatgut, wirksamere Pestizide

... durch neuartige technologische Komponenten z B neue Maschinen neuartige Pestizide z.B. neue Maschinen, neuartige Pestizide

... durch neuartige Kombination technologischer Komponenten z.B. neuartige Anbausysteme

... durch Technologie-Import z.B. exotische Kulturpflanzen, GPS

... durch neue Anwendung wissenschaftlicher Prinzipieng p z.B. NH3-Synthese, Gentechnologie

... durch neuen Technologiebedarf z B Nachfragesteigerung


z.B. Nachfragesteigerung

Technologie & Ko-EvolutionTechnologie & Ko EvolutionBedeutung von Wissen

Die Menschen von heute sind besser ernährt als jemals zuvor und

D. Gale Johnson1916 - 2003 sind besser ernährt als jemals zuvor und

sie erwerben ihre Lebensmittel zu den niedrigsten Kosten in der gesamten Geschichte der Menschheit,

äh d f d W l h i l h M h l

1916 2003

während auf der Welt sehr viel mehr Menschen als jemals zuvor leben.

Was emöglichte der Welt "Malthus' Falle" zu entkommen?Die Antwort ist einfach:

die Erschaffung von Wissen!

RAEM/NoP-2010/Ko-Evol - 17 -Johnson 2000.

GliederungWo sind wir?


Beispiele Ko-evolutionIntensivierung der Bodennutzung

Ester Boserup 1965. The conditions of

Ester Boserup

agricultural growth. London."On the one hand,

we may want to know how changes in agricultural conditions affect the Ester Boserup

1910 -1999agricultural conditions affect the demographic situation.

And, conversely, one may inquire about the effects of population change on

i ltagriculture.

RAEM/NoP-2010/Ko-Evol - 19 -Source: Pingali, P., et al., 1987.

Beispiele Ko-evolutionpEnergie-Verhältnisse und Intensivierung


Beispiele Ko-evolutionpBodennutzung & Bevölkerungsdichte

Intensivere Formen der sesshaften Landwirtschaft

erfordern höhere Energie-gInputs,

sind aber auch in Lage wesentlich mehr Menschen pro Hektar zu ernähren

103-106-fache der SammlerwirtschaftSammlerwirtschaft

RAEM/NoP-2010/Ko-Evol - 21 -Quelle: Smil 2004

Beispiele Ko-EvolutionBedarf: Crookes Rede 1898

Sir William Crookes1832 - 1919

Physiker und Chemiker unabhängiger Wissenschafts-

Unternehmer Entdecker des Thallium unkonventioneller Herausgeber

der "Chemical News" Präsident der British Assoc Präsident der British Assoc.

for the Advancement of Science


Beispiele Ko-EvolutionpHaber, Bosch und NH3

1908: Haber erhält erstes Patent 1908: Haber erhält erstes Patent zur Synthese von Ammoniak; Kooperation zwischen Haber und der BASF

Fritz Haber1868 – 1934

Nobelpreis 1918

Carl Bosch1874 -1940

Nobelpreis 1931 1911: Werk Oppau 1914: Limburgerhof der BASF

auf Initiative von Bosch

Nobelpreis 1918 Nobelpreis 1931


Beispiele Ko-Evolutionp~ 40% der Menschen sind NH3-abhängig

Die Anzahl der Menschen, die von 1 ha ernährt werden können, ist gestiegen von 1,9 Pers. im Jahr 1908

auf 4,3 Pers. im Jahr 200840-45% der gegenwärtig lebenden Menschen wärenohne die Haber Bosch Synthese nicht auf der Welt!ohne die Haber-Bosch-Synthese nicht auf der Welt!

Weizenertrag


Beispiel Ko-Evolution e sp e o o ut oBorlaug & die Grüne Revolution

Die Grüne Revolution: Entwicklung des Einsatzes von Produktionsfaktoren in den Entwicklungsländern Asiens, 1965-2005 Norman Borlaug

(1914-2009)g (1914 2009)Weizenzüchter1970 Friedens-

nobelpreis2007 Congressional

Gold MedalGold Medal

Source: FAOSTAT March 2006 and author’s (Norman Borlaug) estimated


Source: FAOSTAT, March 2006 and author s (Norman Borlaug) estimatedon modern variety adoption, based on CIMMYT and IRRI data.

Quelle: Norman Borlaug, 2006http://www.cgdev.org/doc/events/BorlaugGreenRevolution.pdf

~ 2007

Beispiele Ko-EvolutionpInternationale Agrar-F&E: Die CGIAR

15 F&E Zentren 15 F&E-Zentren > 2000 Wissenschaftler in ~ 100 Ländern

ArbeitsgebieteNahrungsfrüchte

Getreide: Reis – Mais –Weizen – Gerste – Hirse –Weizen Gerste Hirse Sorghum

Andere Nahrungsfrüche: Kartoffeln - Maniok – Bohnen – Hülsenfrüchte – Erdnuss –Bananen

Nutztierhaltung & -gesundheit Land- und Wassermanagement Forstwirtschaft

Gegründet 1971, Bellagio 46 Länder (26 Industrie-L.; 21 Entwicklungs-L.) 12 internationale Organisationen Forstwirtschaft

AquakulturPolitik, Ökonomie, F&E-MgmtGenetische Ressourcen

12 internationale Organisationen 5 Stiftungen 4 Ko-Sponsoren (FAO, IFAD, UNDP, Weltbank) ~ US$ 500 Mio pro Jahr


Ziel: 1 Mrd US$

Beispiele Ko-EvolutionBeispiele Ko EvolutionBill & Melinda Gates Foundation & Buffett

2000: Bill & Melinda Gates gründen Stiftung 2006: Warren Buffett stiftet ~35 Mrd. US$ 25% der Ausgaben für globale

Rural poverty in IndiaPoverty rate, %

~ 25% der Ausgaben für globale Entwicklung

Fokus: SS-Afrika und Südasien

60

Ausgaben Landwirtschaft SS-Afrika: ~ 1,5 Mrd US$

10 -15 Prozent der gesamten Ausgaben50 20%

10 15 Prozent der gesamten Ausgaben Partner:

Green Revolution for Afrika (AGRA – Kofi A )

GREENREVOLUTION

PERIOD

Anann) CYMMIT; IFPRI u.a.

40

1985

1980

1975

1970

1965

Nearly 20% reduction in


poverty in just two decades.

Beispiele Ko-EvolutionpTechno-Physio Evolution

"Waaler surface":"Sterbe-Risiko-Half-Pipe"Zusammenhangzwischen Grösse,

Robert W. Fogel*1926

1993 Nobelpreis

Gewicht und relativem Sterbe-Risiko(Datengrundlage:309.000 Norweger)


GliederungWir sind fast fertig!


AusblickDynamik der Ko-Evolution

Ko-Evolutionshemmer Vorsichtsprinzip

Ko-Evolutionstreiber mehr und besser ausgebildete

Menschen Vernachlässigung der landw. F&E

militante Agro-Öko-Nostalgiker

Menschen wachsende Einkommen mehr und grössere Technologie- militante Agro Öko Nostalgiker

Patentrecht (Wettbewerb der Juristen)

mehr und grössere TechnologieCluster in städtischen Zentren

Wettbewerb der Ingenieureh d T h l i wachsender Technologie-

bestand Wissenschaft ist ein "Kleine-

Welt" Netzwerk (~ invisible college)

Klimawandel


Klimawandel

Zusammenfassung1 Malthus war ein exzellenter Pechvogel1. Malthus war ein exzellenter Pechvogel2. Landwirtschaft ist eine ko-evolutionäre Technolgie zur

Lösung des Ernährungsproblems3 di E l ti d L d i t h ft ibt k i A l3. die Evolution der Landwirtschaft gibt keinen Anlass zur

fundamentalen Besorgnis über die Sicherheit der Ernährung in der Welt

4 Abwesenheit von Besorgnis ist nicht dasselbe wie4. Abwesenheit von Besorgnis ist nicht dasselbe wie gedankenlose Kurzsichtigkeit

5. solange Bevölkerung und Einkommen wachsen, wächst auch der Bedarf anwächst auch der Bedarf an landwirtschaftlichen Technolgien und an (Absolventen der) Agrar- und

ErnährungswissenschaftenErnährungswissenschaften6. Menschen sind schlechte Sonnenkollektoren –

sie brauchen zusätzliche EnergieM i i d Kö b flä h i t di f l h


Maximieren der Körperoberfläche ist die falsche Strategie!

Schluss

Vielen Dankfürsfürs

Kommen & Zuhören


Quellen Arthur W B (2009) The Nature of Technology New York NY: Free Press Arthur, W.B. (2009). The Nature of Technology. New York, NY: Free Press. Asimov, I. (1989). Asimov's Chronology of Science and Discovery. New York, NY:

Harper & Row, Publishers. Boserup, E. (1965). The Conditions of Agricultural Growth. London: George Allen und Boserup, E. (1965). The Conditions of Agricultural Growth. London: George Allen und

Unwin. Fogel, R.W. (2004). The Escape from Hunger and Premature Death. Cambridge:

Cambridge University Press. Hayek, F.A. (1996). Die Anmassung von Wissen. Freiburg: Mohr-Siebeck. Johnson, D.G. (1997) Agriculture and the wealth of nations. American Economic

Review, 87, 1-12. MacKay David J J (2009) Sustainable Energy Without the Hot Air Cambridge: UIT MacKay, David J.J. (2009). Sustainable Energy – Without the Hot Air. Cambridge: UIT. Malthus, T.R. (1979 (1798; 1830)). An Essay on the Principle of Population and

Summary View of the Principle of Population. Hammondsworth, Middlesex, England: Penguin Books.

Montgomery, M.R. (2008). The urban transformation of the developing world. Science, 319, 761-764.

Smil, V. (2000). Feeding the World. Cambridge, Mass.: MIT Press. Smil V (2001) Enriching the Earth Cambridge Mass : MIT Press


Smil, V. (2001). Enriching the Earth. Cambridge, Mass.: MIT Press.

Landwirtschaft & EnergiebedarfgEnergiebedarf von Menschen

Energiebedarf bei sitzendem, leicht aktiven Lebensstil

(Quelle: FAO)

5 2075

2125 2200

2100

00000

2550

2825

2775

2625

22502500

3000

al]

0

1150 13

50 1450

1825 2 2 2

190

50

1250 14

75 1550

2 0

1500

2000

gieb

edar

f [kc

a

850 95

0

500

1000

Ene

rg

01 - 2 3-4 5-6 8-9 11-12 14-15 16-17 18-30 30-60 >60

Altersgruppe [Jahre]

Frauen Männer


Frauen Männer

Landwirtschaft & EnergiebedarfgEntwicklung der Weltbevölkerung

12von vor 1 Million Jahre bis zum Jahr 5000

Entwicklung der ländlichen und der städtischenBevölkerung in der Welt, 1950 - 2030

8 OldModern

Age9

10

112100

städtischeBev.

8

7

6

5

OldStoneAge New Stone Age

BronzeAge

IronAge

MiddleAges

2000 Futureländliche Bev.

2

4

3

1900

1950

1975

A.D.2000

A.D.1000

A.D.1

1000B.C.

2000B.C.

3000B.C.

4000B.C.

5000B.C.

6000B.C.

7000B.C.

1+ million years

1 Black Death — The Plague

A.D.3000

A.D.4000

A.D.5000

18001900


Source: Population Reference Bureau; and United Nations, World Population Projections to 2100 (1998).

Technologie & Ko-EvolutionWechselwirkungen

Landwirtschaft Bevölkerung Technolgien zur Lösung des

Ernährungs-Problems

Bevölkerung Landwirtschaft Hinweise auf LM-Bedarf Arbeitsteilung & Spezialisierungg

... durch Versuch und Irrtum ... durch leistungsfähigere

Technologie-Komponenten

Arbeitsteilung & Spezialisierung Wettbewerb Technologie-Pool

Wi l öff li h G … durch neuartige Technologie-

Komponenten ... durch Technologie-Import

Wissen als öffentliches Gut Förderung der A&E-F&E

... durch neue Kombination von Komponenten

… durch Anwendung i h ftli h P i i iwissenschaftlicher Prinzipien


Landwirtschaft & EnergiebedarfgEntwicklung der Weltbevölkerung

Wachstum der städtischen Bevölkerung in den Entwicklungsländern

Wachstum der ländlichen und der städtischen Bevölkerung in mehr (MDC) und weniger

Anzahl der Städte mit mehr als einer Million Einwohnern in Entwicklungsländern imEntwicklungsländernin mehr (MDC) und weniger

(LDC) entwickelten Ländern, 1950–2024.

in Entwicklungsländern im Jahr 2000

RAEM/NoP-2010/Ko-Evol - 37 -Quelle: Montgomery 2008.

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Nahrungsenergie – Bindeglied der Ko-Evolution von ......Haber, Bosch und NH 3 1908:Haber erhält erstes PatentHaber erhält erstes Patent zur Synthese von Ammoniak; Kooperation zwischen