Dynamik der Biosphäre. Endogene Dynamik II

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1 Dynamik der Biosphäre Endogene Dynamik II Wintersemester 2004/2005 Wolfgang Cramer Lehrstuhl "Globale Ökologie" -> "Teaching"

2 Heute... Bodenprozesse mit globaler Bedeutung Grundlegende Eigenschaften Textur/Struktur Bodenbildung Bodenerosion

3 Exogene und endogene Dynamik Endogene Dynamik: Veränderungen der Biosphäre aufgrund biologischer Prozesse Produktivität, Respiration, Mortalität, Migration etc. Exogene Dynamik: Beeinflussung der Biosphäre durch Klima und Mensch Energie, Wasser, CO 2, Nährstoffe Landnutzung

4 Bodenprozesse mit globaler Bedeutung

5 Böden sind... von der Erdoberfläche bis zum Gestein reichende Ausschnitte aus der Pedosphäre, d.h. jenes Bereiches der Erdrinde, in dem die Lithosphäre durch atmosphärische Einflüsse und Organismen umgewandelt wurde und in dem derartige Umwandlungen weiterhin ablaufen. Die Grenze der Pedosphäre zum Gestein hin ist meistens unscharf. (Schachtschabel et al. Lehrbuch der Bodenkunde)

6 Böden... sind [, in der Landschaft,] die Matrix, durch die Energie, Wasser, Biomasse und Nährstoffe fliessen.... speichern grosse Mengen Kohlenstoff, der langsam an die Atmosphäre abgegeben wird.... enthalten zahllose Mikroorganismen (Pilze, Bakterien, Milben), Regenwürmer usw. (Bonan - Ecological Climatology)

7 iom Kohlenstoffvorräte Fläche Kohlenstoffvorrat (Gt C) (10 6 km 2 ) Vegetation Soils Total ropische Wälder 17, emperierte Wälder 10, oreale Wälder 13, avannen 22, emperierte Grasländer 12, üsten & Halbwüsten 45, undra 9, euchtgebiete 3, andwirtschaft otal 151,

8 Bodentextur/-struktur Böden bestehen aus... organischem Material (sich zersetzender Biomasse) anorganischen (mineralischen) Partikeln Luft Wasser

9 Organische Substanz meistens ca 1-10% (Mineralböden) seltener > 80% (organische Böden)

10 Bodenhorizonte

11 Mineralische Substanz Verwitterungsprodukte Drei Klassen: Sand: mm Schluff (silt): mm Ton (clay): < mm

12 Textur Dreieck

13 Hydraulische Eigenschaften Ton Toniger Lehm Lehm Sandiger Lehm Sand mm mm/h % % % Matrixpotential Leitfähigkeit Verfügbares Wasser Welkepunkt Feldkapazität Porosität Textur

14 Bodenbildung / Verwitterung Klima Ausgangsgestein Relief Wasser Fauna & Flora Menschliche Tätigkeit

15 Verwitterung Kryoklastik "Verbraunung", Tonbildung Temperatur- und Salzsprengung

16 Humusbildung Rohhumus Moder Mull Tonverlagerung Podsolierung Hydromorphierung Turbationen Bodenbildung

17 Erosion Rutschungen Wassererosion Winderosion

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20 Globale Aspekte der Bodenfunktionen (WBGU) Lebensraumfunktion Regelungsfunktion Nutzungsfunktion

21 Lebensraumfunktion Böden tragen zur biologischen Vielfalt bei Böden stellen einen Genpool dar

22 Regelungsfunktion Böden beeinflussen den Austausch von Strahlung und fühlbarer Wärme Böden regeln den Wasserkreislauf der Kontinente Böden sind Speicher und Transformatoren für Nährstoffe Böden stellen Quellen und Senken für Kohlendioxid (CO 2 ) und Methan (CH 4 ) dar Böden sind Quellen für Lachgas (N 2 O) Böden sind Puffer, Filter, Transformatoren und Speicher für Schadstoffe Böden sind Quellen für die Stoffbelastung von benachbarten Umweltkompartimenten

23 Nutzungsfunktion Böden bilden die Grundlage der Nahrungsmittelproduktion

24 Bodendegradation (10 6 ha) leicht mittel extrem Gesamt Wasser Wind Chemisch Nährstoffverlust (52) (63) (20) (135) - Versalzung (35) (20) (21) (76) - Kontamination (4) (17) (1) (22) - Versauerung (2) (3) (1) (6) Physikalisch Gesamt

25 Ursachen der Bodendegradation (10 6 ha) Weltweit Ozeanien Europa Nordamerika Zentralamerika Südamerika Asien Afrika Industrie Landwirt. Aktivit. Überweidung Übernutzung Entwaldung Region

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30 Flächenbedarf 2000

31 Flächenbedarf 2025

32 Bodenschutz Erosionsverhinderung durch geänderte Landbewirtschaftung Verhinderung der Übernutzung in marginalen Gebieten Windschutzpflanzungen

33 Zusammenfassung Endogene Dynamik der Biosphäre ist geprägt durch Wachstum & Atmung... Populationsdynamik/Sukzession... Bodenentwicklung

34 Exogene Dynamik Einflüsse auf die Biosphäre Atmosphäre Klima Luftchemie Pedosphäre Ausgangsgestein Menschlicher Einfluss