Dynamik der Biosphäre Endogene Dynamik II Wintersemester 2004/2005 Wolfgang Cramer Lehrstuhl "Globale Ökologie" http://www.pik-potsdam.de/~cramer -> "Teaching"
Heute... Bodenprozesse mit globaler Bedeutung Grundlegende Eigenschaften Textur/Struktur Bodenbildung Bodenerosion
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
Bodenprozesse mit globaler Bedeutung
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)
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)
iom Kohlenstoffvorräte Fläche Kohlenstoffvorrat (Gt C) (10 6 km 2 ) Vegetation Soils Total ropische Wälder 17,6 212 216 428 emperierte Wälder 10,4 59 100 159 oreale Wälder 13,7 88 471 559 avannen 22,5 66 264 330 emperierte Grasländer 12,5 9 295 304 üsten & Halbwüsten 45,5 8 191 199 undra 9,5 6 121 127 euchtgebiete 3,5 15 225 240 andwirtschaft 16 3 128 131 otal 151,2 466 2011 2477
Bodentextur/-struktur Böden bestehen aus... organischem Material (sich zersetzender Biomasse) anorganischen (mineralischen) Partikeln Luft Wasser
Organische Substanz meistens ca 1-10% (Mineralböden) seltener > 80% (organische Böden)
Bodenhorizonte
Mineralische Substanz Verwitterungsprodukte Drei Klassen: Sand: 0.05-2 mm Schluff (silt): 0.002-0.05 mm Ton (clay): < 0.002 mm
Textur Dreieck
Hydraulische Eigenschaften -405 5 33 59 92 0.482 Ton -630 9 43 52 95 0.476 Toniger Lehm -478 25 53 34 87 0.451 Lehm -218 125 47 26 73 0.435 Sandiger Lehm -121 634 42 17 59 0.395 Sand mm mm/h % % % Matrixpotential Leitfähigkeit Verfügbares Wasser Welkepunkt Feldkapazität Porosität Textur
Bodenbildung / Verwitterung Klima Ausgangsgestein Relief Wasser Fauna & Flora Menschliche Tätigkeit
Verwitterung Kryoklastik "Verbraunung", Tonbildung Temperatur- und Salzsprengung
Humusbildung Rohhumus Moder Mull Tonverlagerung Podsolierung Hydromorphierung Turbationen Bodenbildung
Erosion Rutschungen Wassererosion Winderosion
Globale Aspekte der Bodenfunktionen (WBGU) Lebensraumfunktion Regelungsfunktion Nutzungsfunktion
Lebensraumfunktion Böden tragen zur biologischen Vielfalt bei Böden stellen einen Genpool dar
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
Nutzungsfunktion Böden bilden die Grundlage der Nahrungsmittelproduktion
Bodendegradation (10 6 ha) leicht mittel extrem Gesamt Wasser 343 527 224 1094 Wind 269 254 26 549 Chemisch 93 103 43 239 - Nährstoffverlust (52) (63) (20) (135) - Versalzung (35) (20) (21) (76) - Kontamination (4) (17) (1) (22) - Versauerung (2) (3) (1) (6) Physikalisch 44 27 12 83 Gesamt 749 911 305 1965
Ursachen der Bodendegradation (10 6 ha) 22 552 679 133 579 Weltweit + 8 83-12 Ozeanien 21 64 50 1 84 Europa + 63 29-4 Nordamerika + 28 9 11 14 Zentralamerika - 64 68 12 100 Südamerika 1 204 197 46 298 Asien + 121 243 63 67 Afrika Industrie Landwirt. Aktivit. Überweidung Übernutzung Entwaldung Region
Flächenbedarf 2000
Flächenbedarf 2025
Bodenschutz Erosionsverhinderung durch geänderte Landbewirtschaftung Verhinderung der Übernutzung in marginalen Gebieten Windschutzpflanzungen
Zusammenfassung Endogene Dynamik der Biosphäre ist geprägt durch...... Wachstum & Atmung... Populationsdynamik/Sukzession... Bodenentwicklung
Exogene Dynamik Einflüsse auf die Biosphäre Atmosphäre Klima Luftchemie Pedosphäre Ausgangsgestein Menschlicher Einfluss