Homepage: Herzschlag interessiert Klimaforscher

Die Herzen von Schwangeren und ihren ungeborenen Kindern schlagen zeitweise synchron. Ein nun entwickeltes mathematisches Verfahren zum Auffinden dieser sogenannten Synchronisationsepochen könnte dazu eingesetzt werden, Komplikationen während der Schwangerschaft frühzeitig zu erkennen. Potsdamer Klimaforscher wollen das Verfahren aber auch auf die Analyse anderer komplexer Muster anwenden, wie sie etwa im Klimasystem auftreten.

„Das häufiger beschriebene Gefühl einer Mutter für den Zustand ihres ungeborenen Kindes könnte zum Teil auf der Synchronisation des Herzschlags beruhen“, sagt Jürgen Kurths vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). Das Forscherteam um Kurths und Peter van Leeuwen aus dem Lehrstuhl für Radiologie und Mikrotherapie an der Universität Witten/Herdecke hat einen Algorithmus entwickelt, um das synchrone Verhalten in den Messdaten identifizieren zu können.

Die Wissenschaftler haben damit einen mathematischen Ansatz gefunden, diese bislang wenig erforschte Wechselwirkung zwischen teils eng verbundenen, teils aber unabhängigen physiologischen Systemen zu untersuchen. „Im Klimasystem können wir nach diesen Ansatz zum Beispiel sogenannte Teleconnections untersuchen“, erklärt Kurths. Das sind meist schwache, aber räumlich und zeitlich weitreichende Wechselwirkungen wie sie zum Beispiel zwischen dem Klimaphänomen El Niño im östlichen Pazifik und dem Monsun in Indien auftreten. Die Suche nach Synchronisation zwischen diesen Phänomenen liefere Aufschluss über die Art ihrer Kopplung, so Kurths.

„Synchronisation kann überall auftreten, wo zwei komplexe Systeme miteinander verbunden sind“, sagt der Klimaforscher. Das Phänomen könne als „Gefühl“ eines dynamischen Systems für die Anwesenheit eines anderen beschrieben werden. Synchronisation bestimme, wie die Systeme aufeinander und auf äußere Einflüsse reagieren. „Ein weiteres Anwendungsfeld ist zum Beispiel der Biodiversitätsverlust durch Landnutzung“, erläutert Kurths. Der Forscher hofft, dass die Analyse-Methode auch aufzeigen kann, warum oder ab wann die Fragmentierung natürlicher Lebensräume – etwa durch Straßen oder Plantagen – sich negativ auf den Artenreichtum eines Ökosystems auswirkt. Kix