Wachstum: Von Bakterien und Menschen

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Version: 22. August 2021

Wachstum: Von

Bakterien und Menschen

Spotlight zum Thema

Sozio-ökologische

Transformation

(2)

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Folien mit Animationen (d. h. Grafiken oder Text erscheint Schritt-für-Schritt) werden bereits teilweise in mehrere

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Falls Videos und besondere Animationen vorhanden waren, können diese jedoch fehlen. Teilweise wird von uns hierzu eine Warnung eingefügt, teilweise ist es unbearbeitet.

Powerpoint- und LibreOffice-Dateien befinden sich unter:

scientists4future.org/infomaterial/praesentationen/

A: D

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Zum Autor

Prof. Dr. Frank Hergert

Professor an der

Hochschule Koblenz

Schwerpunkt: Technische Physik, Werkstoffe der Elektrotechnik und Regenerative Energietechnik

Initiator der Regionalgruppe Scientists for Future Koblenz

(4)

Wichtige Information:

Spotlights sind Kurzvorträge zu einem Thema. Zu den meisten Spotlights gibt es einen Screencast auf Youtube.

Ihr könnt die Folien einzeln für eure Vorträge nutzen. Wer mithelfen möchte, das Spotlight zu einer größeren

Foliensammlung auszubauen, meldet sich bitte bei Gregor

(g.m.hagedorn@gmail.com).

Weitere Informationen über Copyright, Lizenzen,

Nachnutzung in eigenen Vorträgen, Mithilfe, etc. finden sich

auf weiteren Folien mit blauem Hintergrund (= für

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Zu „Von Bakterien und Menschen “

 Erzählt wird eine Geschichte über das

(exponentielle) Wachstum von Bakterien.

Die Verdoppelung alle 10 Minuten ist ungefähr die maximale Wachstumsgeschwindigkeit von Bakterien; die Zeit von 6 h ist

größenordnungsmäßig korrekt, um ca. 1 L Nährlösung zu verbrauchen.

 Den Zuhörenden wird durch Rückfragen in Erinnerung gerufen, wie schwer es sein kann, exponentielle Prozesse einzuschätzen.

 Wie handeln wir Menschen?

Gibt es bei uns ähnliche exponentielle Prozesse?

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Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Um 6:00 Uhr

wird eine Bakterie in eine Flasche mit

Nährlösung gesetzt.

(7)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Die Anzahl der Bakterien verdoppelt sich alle 10 Minuten:

(8)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Die Anzahl der Bakterien verdoppelt sich alle 10 Minuten:

6:00 h

(9)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Die Anzahl der Bakterien verdoppelt sich alle 10 Minuten:

6:00 h 6:10 h

(10)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Die Anzahl der Bakterien verdoppelt sich alle 10 Minuten:

6:00 h 6:10 h 6:20 h

(11)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Die Anzahl der Bakterien verdoppelt sich alle 10 Minuten:

6:00 h 6:10 h 6:20 h 6:30 h

(12)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Die Anzahl der Bakterien verdoppelt sich alle 10 Minuten:

6:00 h 6:10 h 6:20 h 6:30 h 6:40 h

(13)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Die Anzahl der Bakterien verdoppelt sich alle 10 Minuten:

6:00 h 6:10 h 6:20 h 6:30 h 6:40 h 6:50 h

(14)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Dies führt dazu, dass exakt um 12:00 Uhr alle Nährstoffe

verbraucht sind.

Die Bakterien können

sich jetzt nicht mehr

vermehren.

(15)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Frage: Wann ist die Flasche halb voll?

(Start: 6:00 Uhr) 9:00?

11:00?

11:50?

11:55?

(16)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

11:50 → 11:40 → 11:30 → 12:00 → Frage: Wann ist die

Flasche halb voll?

(Start: 6:00) 9:00

11:00

11:50

11:55

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„Kontinuierliches Wachstum“

klingt harmlos.

Es bedeutet aber eine

exponentielle Zunahme.

(18)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Um 12:00 Uhr fügen wir drei weitere Flaschen hinzu.

Frage: Wie viel Zeit

bekommen die Bakterien dadurch „geschenkt“?

18 Stunden?

6 Stunden?

30 Minuten?

(19)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Selbst drei neue Flaschen

verzögern das Wachstumsende

nur um 20 Minuten.

(20)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann „bemerken“ die Bakterien, dass sie ein Problem haben werden?

40 Minuten? →

Nach 5 Stunden und

…

(21)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann „bemerken“ die Bakterien, dass sie ein Problem haben werden?

50 Minuten? → 40 Minuten? →

Nach 5 Stunden und

…

(22)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann „bemerken“ die Bakterien, dass sie ein Problem haben werden?

50 Minuten? → 40 Minuten? → 56 Minuten? →

Nach 5 Stunden und

…

(23)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann „bemerken“ die Bakterien, dass sie ein Problem haben werden?

50 Minuten? → 40 Minuten? → 56 Minuten? → 58 Minuten? →

Nach 5 Stunden und

…

(24)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann „bemerken“ die Bakterien, dass sie ein Problem haben werden?

50 Minuten? → 40 Minuten? → 56 Minuten? → 58 Minuten? → Gar nicht! →

Nach 5 Stunden und

…

(25)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann „bemerken“ die Bakterien, dass sie ein Problem haben werden?

Noch 20 Minuten →

(26)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann „bemerken“ die Bakterien, dass sie ein Problem haben werden?

Noch 10 Minuten →

Noch 20 Minuten →

(27)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann „bemerken“ die Bakterien, dass sie ein Problem haben werden?

Noch 10 Minuten →

Noch 20 Minuten →

Noch 4 Minuten →

(28)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann „bemerken“ die Bakterien, dass sie ein Problem haben werden?

Noch 10 Minuten →

Noch 20 Minuten →

Noch 4 Minuten →

Noch 2 Minuten →

(29)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann „bemerken“ die Bakterien, dass sie ein Problem haben werden?

Noch 10 Minuten →

Noch 20 Minuten →

Noch 4 Minuten →

Noch 2 Minuten → Gar nicht! →

(30)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann würden Menschen vielleicht bemerken, dass sie ein Problem haben werden?

Vielleicht wenn 3/4 der Ressourcen verbraucht sind?

(31)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann würden Menschen vielleicht bemerken, dass sie ein Problem haben werden?

Vielleicht wenn 3/4 der Ressourcen verbraucht sind?

Zeit →

Das kann sehr spät sein:

(32)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann würden Menschen vielleicht bemerken, dass sie ein Problem haben werden?

Vielleicht wenn 3/4 der Ressourcen verbraucht sind?

Noch ein Viertel Platz ↓ Zeit →

Das kann sehr spät sein:

(33)

Exponentielles Wachstum:

Gedanken-Experiment

Wann würden Menschen vielleicht bemerken, dass sie ein Problem haben werden?

Vielleicht wenn 3/4 der Ressourcen verbraucht sind?

Noch ein Viertel Platz ↓ Noch 4 Minuten Zeit ↑ Zeit →

Das kann sehr spät sein:

(34)

“The greatest shortcoming of the human race is our

inability to understand the exponential function”

Albert A. Bartlett

^©^P^rof

. Dr. Frank Hergert und Dr. Gregor Hagedorn, CC BY-SA 4.0, quote under citation rights.

(35)

Aber eine Verdopplung

des Ressourcen-Verbrauchs pro menschlicher Generation

ist doch gar nicht realistisch

– oder?

(36)

(Nehmen wir menschliche

Generation = 30 Jahre an …)

(37)

10 20 30 40 50

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 1:

Weltweiter Flugverkehr (1970-2018)

(Milliar-

den km)

(38)

10 20 30 40 50

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 1:

Weltweiter Flugverkehr (1970-2018)

(Milliar-

den km)

(39)

10 20 30 40 50

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 1:

Weltweiter Flugverkehr (1970-2018)

(Milliar- den km)

Verdoppelung der Flugkilometer alle 15 Jahre

(Vervierfachung

pro Generation)

(40)

10 20 30 40 50

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 1:

Weltweiter Flugverkehr (1970-2018)

(Milliar- den km)

4,6 % Wachstum pro Jahr

Verdoppelung der Flugkilometer alle 15 Jahre

(Vervierfachung

pro Generation)

(41)

1 2 3 4 5

10 20 30 40 50

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 1:

Weltw. Flugverkehr: Verdoppelung alle 15 Jahre

(Milliar- den km)

(Milliarden

(42)

1 2 3 4 5

10 20 30 40 50

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 1:

Weltweiter Flugverkehr (1970-2018)

(Milliar- den km)

(Milliarden

Flugkilometer:

4,6 % Wachstum

pro Jahr Passagiere:

4,6 % Wachstum

pro Jahr

(43)

1 2 3 4 5

10 20 30 40 50

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 1:

Weltweiter Flugverkehr (1970-2018)

(Milliar- den km)

(Milliarden

Flugkilometer:

4,6 % Wachstum pro Jahr

Sowohl Kilometer als auch Passagiere:

Verdoppelung alle 15 Jahre = Vervierfachung pro Generation

Passagiere:

4,6 % Wachstum

pro Jahr

(44)

1 2 3 4 5

10 20 30 40 50

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 1:

Weltweiter Flugverkehr (1970-2018)

(Milliar- den km)

(Milliarden

Flugkilometer:

4,6 % Wachstum pro Jahr

Sowohl Kilometer als auch Passagiere:

Verdoppelung alle 15 Jahre

Vervier-

fachung pro

Passagiere:

4,6 % Wachstum

pro Jahr

(45)

100 200 300 400

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 2:

Weltweite Plastikproduktion

(Millionen

Tonnen)

(46)

100 200 300 400

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 2:

Weltweite Plastikproduktion

(Millionen Tonnen)

Wachstumsrate

= ca. 8,4 % pro Jahr

(47)

100 200 300 400

·

· Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 2:

Weltweite Plastikproduktion

(Millionen Tonnen)

Ölkrise

Finanzkrise 14,6 % pro Jahr 1950–1974

5,5 % pro Jahr 1975–2007

(48)

100 200 300 400

·

· Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 2:

Weltweite Plastikproduktion

(Millionen Tonnen)

Ölkrise

Finanzkrise 14,6 % pro Jahr 1950–1974

5,5 % pro Jahr 1975–2007

Insgesamt 8.4 % pro Jahr 1950–2015,

d. h. 11,3-facher Ressourcenverbrauch

pro Generation

(49)

100 200 300 400

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 2:

Weltweite Plastikproduktion

(Millionen

Tonnen)

(50)

100 200 300 400

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 2:

Weltweite Plastikproduktion

(Millionen Tonnen)

Wachstumsrate

= ca. 8,4 % pro Jahr

(51)

100 200 300 400

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 2:

Weltweite Plastikproduktion

(Millionen Tonnen)

Der Ressourcenverbrauch für Plastik hat sich in einer

Generation mehr als verzehnfacht.

(genau: 11,3-fach, Generation = 30 Jahre)

Wachstumsrate

= ca. 8,4 % pro Jahr

(52)

20 40 60 80 100 120

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 3:

Weltweite Produktion von Hühnerfleisch

(Millionen

Tonnen)

(53)

20 40 60 80 100 120

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 3:

Weltweite Produktion von Hühnerfleisch

Wachstumsrate

= ca. 4,9 % pro Jahr

(Millionen

Tonnen)

(54)

20 40 60 80 100 120

Exponentielles Wachstum — Reales Beispiel Nr. 3:

Weltweite Produktion von Hühnerfleisch

Wachstumsrate

= ca. 4,9 % pro Jahr Verdoppelung alle 14,2 Jahre.

Mehr als Vervierfachung pro Generation.

(Millionen

Tonnen)

(55)

Unser Planet hat Grenzen.

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Ein vom Autor eingesprochener Screencast dieses Spotlights befindet sich unter https://youtu.be/0_bK7mwhR6g

Alle als Screencast verfügbaren Spotlights finden sich unter https://www.youtube.com/ScientistsforFuture/playlists

Die Präsentationsfolien inkl. Quellen zu diesem Spotlight befinden

sich unter https://info-de.scientists4future.org/praesentationen/

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Allgemeine Informationen (Spotlights) S4F Folien aus Spotlights und Material-

sammlungen stehen unter offenen Lizen- zen. Sie können z. B. für eigene Vorträge, Poster oder Flyer genutzt werden.

Für eine fertige Präsentation ist es

wichtig, sorgfältig auszuwählen und die Inhalte eigenständig zu erkunden und in eigene Zusammenhänge zu bringen.

Wir ermutigen euch dazu, den eigenen Bezug zum Thema als Ausgangspunkt zu wählen und selbstbewusst den hier

aufgeführten wissenschaftlichen

Weitere Infos:

Viele Folien helfen, den Stand der Forschung objektiv darzustellen. Andere Folien (z. B. Handlungsoptionen, Einschätzungen, Kritik, positive Entwicklungen) erheben hingegen keinen Anspruch auf Objektivität.

Die Folien enthalten zusätzliche Informationen (z. B.

Quellen). Stellt euer Programm zur Bearbeitung der Folien bitte so ein, dass der Notes / Notizbereich sichtbar ist.

Dort sind auch Copyright/Lizenzangaben. Diese dürfen (außer bei CC0) nicht gelöscht werden (aber an anderer Stelle erscheinen). Bei Überarbeitung bitte den eigenen Namen hinzufügen („© Erstautoren, modif. EuerName“).

Mehr in „Vertiefte Informationen zu Lizenzen.pptx/pdf “.

Für einige Folien gibt es Varianten für verschiedene Zielgruppen bzw. kurz für Vortrag + lang für Druck/Web.

Folien mit blauem Hintergrund (wie hier) sind Hinweise