und Technik Ökologie Ludwig Hartmann Analyse, Bewertung und Nutzung von Ökosystemen Springer-Verlag

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1 Ludwig Hartmann.,.,» T. V \ J? **- Ökologie und Technik Analyse, Bewertung und Nutzung von Ökosystemen Mit 126 Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg NewYork London Paris Tokyo HongKong Barcelona Budapest

2 Inhaltsverzeichnis 1 Ingenieurökologie als Aufgabe Aufgaben des Ingenieurwesens Gegenwärtige Situation Wie Ökosysteme funktionieren Das ökologische Grundelement Die Systeme Der abiotische Rahmen Theorie der ökonomischen Nutzung Geschichtlicher Rückblick Ressourcen Umwandlung der Ressourcen Potentiale und Streß Nutzungsformen Ökologisch fundierte Nutzung Grenzen der Nutzbarkeit Die Integration von Ökonomie und Ökologie Eine holistische Betrachtungsweise Betrieb und Kontrolle Ökologische Störungen und sozioökonomischer Gewinn Zum folgenden Text Zusammenfassung Klima Klima als ökologische Komponente Energieimport und seine globale Wirkung Klimakartierung Die globale Verteilung der Klimazonen Systematik Vegetation und globale Verteilung Kleinklima Der Einfluß des Menschen auf das Klima Klimakomponenten und Indikatoren 41

3 X Inhaltsverzeichnis Licht Temperatur Luftfeuchtigkeit Luftströmungen Niederschläge Zusammenfassung 47 3 Boden Boden als ökologische Komponente Bodenschichtung Bodenbildung und Bodensystematik Prozesse der Bodenbildung Historische Systematik Neue Systematik Bodeneigenschaften : Physikalische Eigenschaften Chemische Eigenschaften Das chemische System des Bodens Tonmineralien Biologische Eigenschaften Das biologische System im Boden Die Diversität von Flora und Fauna Humus Biologische Prozesse des Nährstoffkreislaufes Bioproduktion und Produktionspotentiale Bodenschutz Indikatoren Zusammenfassung 78 4 Lebensgemeinschaften Definition Die Nische Nahrungs-und Energietransfer in Lebensgemeinschaften Reaktionsnetze Bestandsdichte und Verteilung Reaktionspotentiale auf jahreszeitliche Änderungen Reaktionspotentiale auf Katastrophen Die Sukzession Tragfähigkeit, r- und K-Strategien Diversität, Mutagenität und Genaustausch Diversität und Diversifikation im Ökosystem 98

4 Inhaltsverzeichnis XI 4.8 Stabilität und Fragilität Analyse und Indikatoren Grundlagen der Analyse Inhalt und Aussage von Indikatoren Indikatoren für natürliche Systeme Indikatoren für ökonomisch genutzte Systeme Zusammenfassung Stehende Gewässer Definition Der physikalische Rahmen Energiezufuhr Die physikalische Reaktion des Wasserkörpers Das biologische System Verteilung der Produktions-und Abbauzonen Produktionspotentiale und Produktion Chemische Komponenten Grundsätzliches zum System Biologische und chemische Komponenten im Verbund Nutzungsoptionen und Indikatoren Schutz der stehenden Gewässer Wasserversorgung Bewässerung Erholung Wasserkraft Abwassereinleitung und Abwasserteiche Zusammenfassung Fließgewässer Definition Die Physik der Fließgewässer Morphologie Fließgeschwindigkeit Die Chemie der Fließgewässer Sauerstoff Anorganische Substanzen und Nährstoffe Die Biologie von Fließgewässern Quellen Erodierende Flüsse Sedimentierende Gewässer Flußufer und Altwässer 153

5 XII Inhaltsverzeichnis Flußmündungen Ökonomische Optionen und Indikatoren Natürliche Gewässer Fischgewässer und Erholung Energiegewinnung Wasserversorgung Bewässerung Abwasserableitung Flußbau Zusammenfassung Abfall und Abfallwirtschaft Definition Abfallcharakteristiken Klassifikation Definition von Toxizität und Streß Abfälle, Abfallbehandlung und Indikatoren Lärm Wärme Kohlendioxid und Methan Rauch und Aerosole Abwässer Natur der Abwässer Indikatoren der Verschmutzung Grundlagen der Abwasserbehandlung Recycling Kläranlagen Landwirtschaftliche Nutzung Zusätzliche Indikatoren Feste Abfälle Zusammensetzung Beseitigung und Verwertung Indikatoren Zusammenfassung Ökonomische Komponenten Definition Geschichtliche Entwicklung Hauptelemente ökonomischer Tätigkeit Biologische Produktionssysteme Landwirtschaft 191

6 Inhaltsverzeichnis XIII Forstwirtschaft Plantagen und Gartenbau Bioverfahren Industrielle Produktionssysteme und Transportwege Produktionssysteme Transportwege Bergbau Nationalökonomie Zusammenfassung Soziale Komponenten Definition Ziele und Werkzeuge Individuelle Komponenten und Indikatoren Einkommen Ernährung Gesundheit Sozialstatus Recht Integrierte Indikatoren Gesamtgesellschaftliche Komponenten und Indikatoren Unterschiede Entwicklungsländer - Industrieländer Zusammenfassung Natur-und Artenschutz Definition Allgemeine Grundsätze des Schutzes Zielsetzungen Ökologische Verknüpfungen Raumbedarf und innerartliche Abhängigkeiten Inselökologie Techniken des Artenschutzes Samenbanken Naturparks und Reservate Artendiversität in bewirtschaftetem Land Neue Ökosysteme Urbane Gebilde Andere technische Strukturen Allgemeine Bewertung ökologischer Gebilde Zu schützende Gebiete und Indikatoren Der Schutz von Arten 232

7 XIV Inhaltsverzeichnis 10.6 Zusammenfassung Bewertungsmethode Definition Die Analyse Definition des Nutzungssystems Mathematisches Modell Kritik der Methode Beispiel Definitionen Standardisierung Die Entwicklung Die mathematische Bewertung Abschließende Kritik Nachwort 248 Literaturverzeichnis 251 Sachverzeichnis 262