Endogene Dynamik II. Wintersemester 2005/2006 Wolfgang Cramer Lehrstuhl "Globale Ökologie" -> "Teaching"

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1 Dynamik der Biosphäre Wintersemester 2005/2006 Wolfgang Cramer Lehrstuhl "Globale Ökologie" -> "Teaching"

2 Letzte Woche Endogene Dynamik der Biosphäre ist geprägt durch Wachstum & Atmung... Biodiversität (Populationsdynamik)

3 Heute... Globale Aspekte der Biodiversität Bodenprozesse mit globaler Bedeutung Grundlegende Eigenschaften Textur/Struktur Bodenbildung Bodenerosion

4 Sukzessionsdynamik Primärsukzession Sekundärsukzession Sturmlücken, Feuer ( disturbance )

5 Feuer als Störungsfaktor file:///c:/winnt/profiles/kirsten.000/personal/my stuff/dissertation/disputation/bac k2.jpg Yellowstone NP

6 Systemstabilität Resilience Anpassungsfähigkeit

7 Bedeutung der Biodiversität für Mensch und Erdsystem

8 Kulturpflanzen...abgeleitet aus Wildpflanzen durch Selektion und Züchtung Genetisch modifizierte Organismen (GMOs)

9 Biodiversität in der Kulturlandschaft Kulturlandschaften können höhere Landschaftsdiversität aufweisen als natürliche Landschaften der gleichen Region

10 Kulturpflanzen / Kulturlandschaft...abgeleitet aus Wildpflanzen durch Selektion und Züchtung Genetisch modifizierte Organismen (GMOs) Kulturlandschaften können höhere Landschaftsdiversität aufweisen als natürliche Landschaften der gleichen Region

11 Gefährdung der Biodiversität durch den globalen Wandel

12 Extinction threatened (% of global species no.) Plants and animals at risk Birds Mammals Fish Plants

13 Species numbers only? Concern is about unique systems that may be lost or severely damaged, e.g., Coral reefs Polar bears Alpine ecosystems Glaciers Small islands and many other ecosystems and species

14 Species numbers only? Concern is also about the services that ecosystems provide to humanity. Agriculture Forestry Carbon storage Water Conservation Tourism

15 literature review (from: Hare 2003 Assessment of knowledge on impacts of climate change - contribution to the specification of Art. 2 of the UNFCCC. WBGU Materialien, 106pp

16 Coastal wetlands 1-2 C likely to lead to large losses due to sea level rise (Australia, Bangla Desh) Above 2 C many bird habitats are lost

17 Animals worldwide Some species at risk below 1 C (Australia, S Africa) Many species of all groups (fish, birds, polar bears) at risk above 1 C, mostly due to habitat change Above 2 C, some species reach their physiological limits widespread extinctions are expected

18 Ecosystems Ecosystems at risk below 1 C are coral reefs and some Australian and South African ecosystems Above 1 C many mountain ecosystems will change strongly and some forest regions will change, coral bleaching is widespread

19 Distributional changes across many species and groups Type of change Changed as predicted Change opposite to prediction 87% 13% poleward/upper 81% 19% equatorial/lower 75% 25% cold-adapted 74% 26% warm-adapted 91% 9% Phenological Distributional Abundance

20 Defining shifts in biomes C B A 1990 extent is A + B Future extent is B + C Decrease is A Stable area is B Increase is C Net change in extent is A - C Net % change in extent is (B+C)/(A+B)

21 Changing ecosystems at a global mean o temperature increase of 3 C Change: needle-leafed forests becomes broad-leafed forest Extinction Improvement Degradation Ecosystems that change are coloured. Improvement: Change: Degradation: Extinction: More trees and higher productivity Different species composition and landscapes Fewer trees and lower productivity Large habitat decline and irreversible change

22 Impacts on conservation areas 35% 30% Total percentage area of ecosystems affected 25% 20% Total percentage of nature reserves affected 15% Total percentage of strict nature reserves affected 10% 5% 0% 1 oc 2 oc 3 oc 60% Total percentage of the affected area that can adapt 50% 40% Total percentage of the affected nature reserves that can adapt 30% 20% Total percentage of the affected strict nature reserves that can adapt 10% 0% 1 oc 2 oc 3 oc

23 Combining climate change and other global change aspects: Impacts on biodiversity 1 Boreal forests Arctic regions 1 Tropical forests Land use Savannas CO2 concentrations Climate change Temperate forests Nitrogen deposition Alien species

24 Bodenprozesse mit globaler Bedeutung

25 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)

26 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)

27 Kohlenstoffvorräte Biom Fläche Kohlenstoffvorrat (Gt C) (106 km2) Vegetation Soils Total Tropische Wälder 17, Temperierte Wälder 10, Boreale Wälder 13, Savannen 22, Temperierte Grasländer 12, Wüsten & Halbwüsten 45, Tundra 9, Feuchtgebiete 3, Landwirtschaft Total 151,

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

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

30 Bodenhorizonte

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

32 Textur Dreieck

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

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

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