Aus: Gebhardt et al., 2006, S Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 1

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1 Ökozonen der Erde Aus: Gebhardt et al., 2006, S. 442 Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 1

2 Gliederung 5 Hohe Breiten 5.1 Definition, Abgrenzung 5.2 Boreale Zone - Charakteristika Subpolare Zone - Charakteristika tik 5.4 Klimawandel Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 2

3 5.1 Definition, Abgrenzung Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 3

4 5.1 Definition, Abgrenzung A5_1: Ökozonenkarte (nach Schultz 2000, 2002) Thermische Einteilung: Kaltgemäßigt (boreal, subpolar, polar) Boreale Zone: a) Nach Süden an die Mittelbreiten grenzend: Ostseiten der Kontinente bis 50 N Westseiten bis 60 N b) Nach Norden: polare Baumgrenze (nördlichste Punkte Eurasien Taimyr; Nord-USA 69 N) Polare, subpolare Zone: zwischen Pol und polarer Baumgrenze, Tundra Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 4

5 5.1 Definition, Abgrenzung g A5_2: Subpolare und Polare Zonen 22Mio km², ca. 15% der globalen Festlandsmassen subpolar + polar - Terrestrische Grenze: Polare Baumgrenzen; astronomische: Polarkreise - Maritime Grenze, Südpolargebiet: antarktischer Ringstrom - ¾ ständig mit Eis bedeckt (polare Eiswüsten) - Arktis und Antarktis bzw. Nord- und Südpolargebiete mit Nord- und Südpolarmeer Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 5

6 5.1 A5_3 Nordpolar gebiet (Diercke Atlas, 1996) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 6

7 51Definition 5.1 Definition, Abgrenzung A5_4: Beispiel: Südpolargebiet (Diercke Atlas, 1995) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 7

8 5.1 Definition, Abgrenzung Polare Beleuchtungszonen Tropenzone Gemäßigte Zone Polarzone zwischen den Wendekreisen zwischen Wendekreisen u. Polarkreisen zwischen Polarkreisen und Polen Beleuchtungszone Tageslänge Sonnenhöhe Expositions- Beleuchtungs- mittags unterschiede jahreszeiten POLARZONE - Wi: Polarnacht Unterschiede von - Polarwinter (jenseits Polarkreis) - So: Polartag So: mittelhoch Sonn- u. Schattseiten abgeschwächt - Polarsommer Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 8

9 5.1 Definition, Abgrenzung A5_5: Astronomische Beleuchtungszeiten (Lauer, 1990, S. 13) Geogr. Breite N Wendekreis 50 N 66.5 N Polarkreis 90 N Pol Winkel zw. Sonnenbahn 90 abnehmend 0 und Horizont Mittägliche Sonnenhöhe: am 21.3./ am am Längster Tag (21.6.) bzw. längste Nacht 12h 13h 30min 16h 10min 24h 186 d Polartag (21.12.) Kürzeste Nacht (21.6.) bzw. kürzester Tag (21.12.) 12h 10h 30min 7h 50min Polarnacht Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 9

10 5.1 Definition, Abgrenzung A5_6: Jahresgang der Beleuchtung polwärts von 50 n.br. (Wüthrich, Thannheiser, 2005) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 10

11 5.1 Abgrenzungskriterien - Arktis Abgrenzungskriterien Arktis / Nordpolargebiet Abgrenzungskriterium Fläche [Mio km²] 1. mathematisch-astronomisch nach Beleuchtungsjahreszeiten 21,22 Polarzone ( N bis 90 N) als konzentrische, zirkumpolare solare Beleuchtungszone 2. vegetationsgeographisch-klimatisch: 10 C-Juli-Isotherme als Ausdruck der polaren Baumgrenze 26,4 baumlose arktische Tundra als nicht breitenkreisparallele Landschaftszone der Erde (Flächenangabe Quelle: BLÜMEL 1999) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 11

12 5.1 Regionale Gliederung - Arktis Regionale Gliederung der Arktis / Nordpolargebiet Festländer Arktische Inseln Nordpolarmeer mit Randmeeren Nordamerika: Nordamerika: - Europ. Nordmeer - N-Kanada (NWT, barren - Kanadisches Archipel (Grönland u. grounds) mit N-Labrador - Wrangel Insel Norwegen See) - Großteil von Alaska, Aleuten - Barent See - Seward-Halbinsel, Brooks - Kara- und Laptewsee Range - Ostsibir. See Eurasien: Eurasien: - Beaufort See - Nord-Zentral-Sibirien - Franz-Josefs-Land - Labradorsee - Taimyr-Halbinsel - Nowaja Semlja - Tschuktschen See - Teile der Kola Halbinsel - Sewernaja Semlja - Nord-Bering See - Tschuktschen Halbinsel - Neusibirische Inseln - Jamal- und Gydan Halbinsel - Nordteil von Island Meeresströmungen: - westruss. und sibir. Küsten - Jan Mayen Ostgrönlandstrom - Finnmark - Svalbard Labradorstrom - Grönland Oya Schio Golfstrom (Quelle: FRENZEL et al. 1992; STÄBLEIN 1983; TREUDE 1991). Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 12

13 5.1 Definition, Abgrenzung g A5_7: Boreale Zone 50 bis 70 N; 20Mio km², ca. 13% der globalen Festlandsmassen NUR auf der Nordhalbkugel: Erdumspannend, Nord-Süd-Ausdehnung mind. 700km (maximal: Nord-USA 1500km und Eurasien 2000km) Eurasien: von Norwegen durch Sibirien bis Kamtschatka Nordamerika: Alaska, Nordkanada, Labrador, Neufundland Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 13

14 5.1 Definition, Abgrenzung Hohe Breiten - Vegetationsformationen Boreale oeaenadelwälder äde (Taiga) aga) und Torfmooslandschaften oos a Baumfreie Tundrenvegetation (Tundra) der subpolaren Zone: Wald-, Strauch-, Moos-, Flechtentundra Frostschuttzone (polare Wüsten) der polaren Zone: Vegetationsbedeckung ti < 5%) Eiswüsten der polaren Zone: Vegetationsfrei; Eisschilde, Gletscher Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 14

15 5.1 Definition, Abgrenzung A5_8: Vegetation (Schroeder 1996, Anhang) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 15

16 5.1 Definition, Abgrenzung A5_9: Permafrost (Blümel, 1999, S. 176) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 16

17 5.2 Boreale Zone - Charakteristika Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 17

18 Solare Eigenschaften: 5.2 Boreale Zone Borealis (gr. boreios = nördlich; boreas = Norden bzw. assoziiert Kälte) Jahreszeitenklima Tages- und Nachtlängen: Nettoglobalstrahlung Thermische Jahreszeiten mit großer Winterkälte Hohe Albedo (Schneefall mit mind. halbjähriger Schneedecke) Niederschläge: mm (mehr Regen als Schnee) Sommer mäßig warm (Langtage) Sporadischer bis kontinuierlicher Permafrost Vegetationsperiode 4 bis 5 Monate Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 18

19 5.2 A5_10: Klimakarte ( Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 19

20 5.2 Boreale Zone A5_11: Klimadiagramme (Archibold 1996, S. 12) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 20

21 Kontinentales bis hochkontinentales Klima: Lange, kalte Winter bis extrem kalte Winter Jahresmitteltemperaturen, kontinental < 0 C 5.2 Boreale Zone A5_12: Klima - Charakteristika Vegetationsperiode (Tmonat: 5 C und >) 4-5Monate (2 bis 3 Monate 10 C und >) Langtage bis 16h (Sommersolstitium) mit Spitzenwerten der Globalstrahlung (Mai bis Juli: 60 x 10 8 kj pro ha pro Monat) Jährlicher NS 250 bis 500mm Schneedecke zwischen 30cm und 100cm mächtig g( (Dauer: 6 bis 7 Monate) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 21

22 5.2 Boreale Zone A5_13: Klima - Charakteristika Kalt-ozeanischer Klimatyp (z.b. südl. Alaska, Norwegen): gemäßigtere Winter; längere, aber kühlere Sommer; Jahresmitteltemperaturen > 0 C Vegetationsperiode (Tmonat: 5 C und >) 5 bis 6 Monate Langtage g je nach geogr. g Breite (Sommersolstitium) mit Spitzenwerten der Globalstrahlung Niederschläge > 250 bis 500mm Schneedecken mind. 80cm Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 22

23 5.2 A5_14: _ Vegetationsformationen g (Dierßen, Thannheiser 2008) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 23

24 5.2 A5_15: Boreale Wälder (Dierßen, Thannheiser 2008) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 24

25 5.2 A5_16: Boreale Baumarten (Schroeder 1996, S. 86) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 25

26 5.2 A5_17: Polare Verbreitungsgrenzen von Nadelbaumarten, boreal Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 26

27 5.2 A5_18: Moorsysteme der Erde (Archibold 1996, S. 56) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 27

28 5.2 A5_19: Moorsysteme (Dierßen, Thannheiser 2009) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 28

29 A5_20: Periglazialmorphologie Thufure Palsas Pingos Quelle: Quelle: nkenni/einkenni.htm pwsiberia3.jpeg Quelle: Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 29

30 5.2 Boreale Zone A5_21: Boreal,-Nordasien: Bodentypen (Eitel 1999, Anhang) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 30

31 5.2 Boreale Zone A5_22: Bodentypen (Eitel 1999, Anhang) Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 31

32 5.3 Subpolare Zone - Charakteristika Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 32

33 5.3 Tundra A5_23: Schnee - Wirkung Isolation im Winter Temperaturverzögerung im Sommer Biosphäreneinfluss Barrow 1974 (Alaska), Quelle: SCHULTZ (2000), S. 134, nachkoloriert Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 33

34 5.3 Tundra A5_24: Temperaturdiagramm Taimyrgebiet Quelle: CHERNOV ET. AL. (1997), S.370 Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 34

35 5.3 Tundra A5_25: Pflanzenadaption I Quelle: Islandtrekking /Bilder/P jpg Quelle: /PeaksPassesAndOtherFunTimes/ photo# Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 35

36 5.3 Tundra A5_26: Pflanzenadaption II Quelle: arctic/plants/apoppy.jpg Quelle: arctic/plants/acrocus.jpg Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 36

37 5.3 Tundra A5_27: Waldtundra - Grenzökoton Quelle: Dana/50-16h-Tundra.jpg Quelle: parcs/atlas/beringia/vphotos.html Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 37

38 5.3 Tundra A5_28: Waldtundra - Grenzökoton Weites Vordringen nach Norden, entlang von Flussläufen lä Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen Quelle: 38 parcs/atlas/beringia/vphotos.html

39 5.3 Tundra A5_29: Subtypen der Tundra (Eitel 1999, Anhang) Quelle: SCHULTZ (2000), S.165, nachgefärbt Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 39

40 5.3 Tundra A5_30: Südliche Strauchtundra Quelle: aatvm/aatvmvg/s21 Quelle: lm4/ RpQqoVDstxI/AAAAAAAACr8/zy6YxWiIgh0/ s1600-h/russiap+154b.jpg Wuchshöhe im Mittel 2m Höhe; Vegetationsbedeckung % Nordgrenze: letzte vorkommende, dichte Gebüsche; entspricht ca. 8 C-Juli-Isotherme Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 40

41 5.3 Tundra A5_31: Zwergstrauch-Tundra Quelle: aatvm/aatvmvg/s12 Quelle: aatvm/aatvmvg/b4e2 Zwergsträucher, Flechten und Moose (Wuchshöhe 20cm) Vegetationsbedeckung ca %; Nordgrenze: entspricht ca. 5 C-Juli-Isotherme Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 41

42 5.3 Tundra A5_32: Arktische (polare) Tundra Moosen und Flechten (mittlere Wuchshöhe höh 5cm Höhe); ausgeprägtes Kissen- und Mattenwachstum; Vegetationsbedeckung ca % Nordgrenze: entspricht ca. 1,5 C-Juli-Isotherme Quelle: arcticf/images/b jpg Quelle: Alaskastock_399AR_EQ0005D001.jpg Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 42

43 5.3 Tundra A5_33: Polare Schuttzone (hochpolare Wüsten) Moosen und Flechten mit ca. 5cm Höhe; Vegetationsbedeckung 5-10% Südgrenze: entspricht ca. 1,5 C-Juli-Isotherme Quelle: yimages/extra105.jpg Quelle: images/extra136o.jpg Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 43

44 5.3 Tundra A5_31: Viehhaltung - Tundra Überschreiten der Tragfähigkeit des Ökosystems Erholungszeiten zwischen 2 und mehr als 20 Jahren: 2-3 Jahre für vollständigen Grasbewuchs Über 20 Jahre zur Wiederherstellung der Flechten Quelle: cariboutundr_1280_wdtdorhvu.jpg _ Quelle: Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 44

45 5.3 Tundra A5_34: Antropogene Nutzung Quelle: _4566d85034_o.jpg Quelle: _f4c20d6292_o.jpg Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 45

46 5.4 Klimawandel Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 46

47 5.4 Klimawandel A5_35: Temperaturentwicklung Quelle: Quelle: Temperaturanstieg im Sommer um ca. 2-3 C Verschiebung der Baumgrenze um ca. 10km nach N 20% erhöhter Niederschlag; Abnahme der Schneebedeckung um 10%; Verstärkung der Kontinentalität Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 47

48 5.4 Klimawandel A5_36: Progrosen Quelle: Quelle: nachkoloriert Verdichtung bzw. Verdrängung der hocharktischen Tundra Progression der Baumlinie um maximal 2km/Jahr weitere Zunahme der Niederschläge Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 48

49 Literaturhinweise BLISS, L.C., HEAL, O.W u. MOORE, J.J J (Hrg.) (1981): Tundra ecosystems: a comparative analysis, Cambridge University Press, Cambridge BLÜMEL, W.D. (1999): Physische Geographie der Polargebiete, Teubner, Stuttgart SCHULTZ, J. (2000): Handbuch der Ökozonen, Eugen Ulmer GmbH&Co, Stuttgart SYMON, C. ET. AL. (Hrg.) (2005): Arctic climate impact assessment,cambridge University Press, Cambridge WIELGOLASKI, F.E. (Hrg.) (1997): Ecosystems of the World 3: Polar and Alpine Tundra, Elsevier Science B.V., Amsterdam Internetquellen Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 49

50 Frage: 3 Punkte: 1 Notieren Sie vier Möglichkeiten für die Grenzen bzw. die Abgrenzung der Tropenzone: Frage: 10 Notieren Sie jeweils zwei : Klausur Punkte: 2 Vegetationsformationen der Hohen Breiten: 1.. Geomorphologische Prozesse in der 2. Tundra: Bodentypen der Hohen Breiten: 3... Solare Eigenschaften der Borealen Zone: 4.. Prof. Dr. C. Küfmann VL Ökozonen 50