Grundlagen der Umweltwissenschaften I

Transkript

1 Grundlagen der Umweltwissenschaften I WS 06/07 Ralf Schulz

2 Inselbiogeographie: Gleichgewichtstheorie Ökologie und Nachhaltigkeit - Biogeographie MacArthur & Wilson 1976

3 Globale Verteilung der NPP auf dem Land Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss Begon et al. 1991

4 Globale Verteilung der NPP in Meeren Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss Begon et al. 1991

5 Vorläufige Gliederung Einführung UWS Grundlegende Phänomene Kritisches Denken über Umwelt Systeme und Dynamik Globale Perspektiven Stoff - Zyklen Die menschliche Bevölkerung als Umweltproblem Welternährungsproblematik Ökologie und Nachhaltigkeit Ökosysteme Biologische Diversität Biogeographie Produktivität und Energiefluss Restaurationsökologie und Ökosystemmanagement

6 Ökologie und Nachhaltigkeit Produktivität und Energiefluss

7 Einige Definitionen Biomasse Summe der lebenden (standing crop) und toten (Nekromasse) Masse der Organismen pro Flächeneinheit (Masse oder Energie pro Flächen- oder Raumeinheit) Primärproduktion Rate der Erzeugung von Biomasse pro Flächeneinheit von Pflanzen (Primärproduzenten) (Masse oder Energie pro Fläche und Zeit) Photosynthese: 6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Chemoautotrophe Bakterien Bruttoprimärproduktion (BPP oder GPP) Gesamte durch Primärproduktion fixierte Energie Nettoprimärproduktion (NPP) BPP minus respiratorische Wärme (R) Sekundärproduktion (BSP - R = NSP) Produktionsrate von Biomasse durch heterotrophe Organismen Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss

8 Produktion : Biomasse Verhältnis Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss Begon et al. 1991

9 Limitationen der NPP: Terrestrische Gemeinschaften Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss Begon et al. 1991

10 Limitationen der NPP: Terr. Gemeinschaften (Forts.) Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss Begon et al. 1991

11 Limitationen der NPP: Aquatische Gemeinschaften Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss Begon et al. 1991

12 Zusammenhang von Primär- und Sekundärproduktion Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss Begon et al. 1991

13 Energiefluß durch ein trophische Abteilung Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss Begon et al. 1991

14 Produktionseffizienz Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss Begon et al. 1991

15 Allgemeine Muster des Energieflusses Ökologie und Nachhaltigkeit - Produktivität und Energiefluss Begon et al. 1991

16 Ökologie und Nachhaltigkeit Restaurationsökologie und Ökosystemmanagement

17 Ökosysteme sind gestört Restaurationsökologie Relativ neuer Teilbereich der Ökologie, der sich mit der strukturellen, funktionellen und nachhaltigen Wiederherstellung anthropogen veränderter Ökosysteme befasst Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie

18 Mögliche Restaurationsziele: Was ist natürlich? In Europa und speziell in Deutschland oftmals: Leitbild des potenziell natürlichen Zustandes Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie 2003 John Wiley and Sons Publishers

19 Was muss restauriert werden? Gewässer Fließgewässerrenaturierung, Randstreifen, Durchgängigkeit Stehgewässer: Sanierung (EZG) und Restaurierung (seeintern) Feuchtgebiete EU-WRRL (Strukturen, Nährstoffe, Schadstoffe) US-TMDL (Stoffbelastung) Meere und Küstengewässer Einleiterkontrolle Wälder Aufforstungsprogramme Schutz gegen Abholzung Sonstige terrestrische Ökosysteme Versiegelte Flächen Deponien Bergbauregionen Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie 2003 John Wiley and Sons Publishers

20 Was muss restauriert werden? Bsp. Feuchtgebiete In den USA ha/jahr Zugewinn an landwirtschaftlicher Nutzfläche durch Trockenlegung von Feuchtgebieten (79% der Feuchtgebietszerstörung durch Landwirtschaft) Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie 2003 John Wiley and Sons Publishers

21 Ökologische Sukzessionen (Selbstheilung der Natur) Sukzession als natürlicher Entwicklungsprozeß jedes Ökosystemes Einfluß der Zeit: Abbau eines Fremdstoffes in der Arktis oder Zersetzung eines toten Säugetieres im Wald Primärsukzession: Entstehung eines (neuen) Ökosystems (Vulkaninsel) Sekundärsukzession: Erneute Etablierung eines Ökosystems nach einer Störung (Feuer, Stürme) Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie

22 Sukzessionstadien: See => Land Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie 2003 John Wiley and Sons Publishers

23 Biomasse und Diversität: Offenland => Wald Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie 2003 John Wiley and Sons Publishers

24 Zusammenhang Vegetation und Stoffrückhalt Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie Nach Likens & Bormann 1975

25 Sukzession und Stoffzyklen: Bodenentwicklung Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie 2003 John Wiley and Sons Publishers

26 Mechanismen der Sukzession St örung schafft besiedelbare Fläche FÖRDERUNG nur best immt e Art en können sich et ablieren jede beliebige Art kann sich etablieren TOLERANZ frühe Besiedler haben kaum Einfluß auf spät er einwandernde Art en HEMMUNG frühe Besiedler verhindern die Einwanderung später kolonisierender Arten Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie verändert nach Connell & Slayter 1977

27 Ökosystemmanagement Natürliche und künstliche Ökosysteme oder Kombination Kläranlagen, Landwirtschaft, Naturparke Nachhaltige Nutzung beeinflusster Ökosysteme In Anlehnung an das Management natürlicher Ressourcen: Stoffkreisläufe, Energieflüsse, biologische Interaktionen und natürliche Änderungen (Sukzessionen), die unterbrochen sind, müssen künstlich ersetzt oder aufrecht erhalten werden Ökologie und Nachhaltigkeit - Ökosysteme und Ökosystemmanagement

28 Bewertung künstlicher Ökosysteme Ausgleichsmaßnahmen bei Bauprojekten Aufforstungen Künstliche Feuchtgebiete Beispiel Sweetwater Marsh, California Ansiedlung und Etablierung von Brutpaaren einer seltenen Rallenart Clapper rail Rallus longirostris Ökologie und Nachhaltigkeit - Restaurationsökologie

29 Organisatorisches Nächste Vorlesung am Schöne Weihnachten und einen guten Start in 2007!