regionale physische Geographie

• Region:

• Allgemein: Eine geographische Region ist definiert als ein Teil der Erdoberfläche mit einer oder mehreren ähnlichen Eigenschaften, die sie von anderen Gebieten unterscheiden.

Ziel: Herausstellen von dominanten und gemeinsamen Merkmalen einerseits; Vernachlässigen von singulären und unbedeutenden Eigenschaften andererseits

Regionalisierung:

• Untergliederung eines Raumes in kleine Teilgebiete (Regionen), Reduzierung auf bestimmte Klassen = Abstraktion, Regionalisierung als spezifische Art von Klassifikation, Kriterien zur Abgrenzung der Teilräume i.d.R „problemorientiert festgelegt“

• Mit Raumbezug: alle Raumeinheiten einer Gruppe grenzen aneinander 🡪 „Region“ im engeren Sinne (zB Alpenvorland)

• Ohne Beachtung räumliche Nachbarschaft 🡪 „Typisierung“, entstehende Gruppen sind als „Raumtypen“ zu verstehen (z.B. Mittelgebirgsregionen)

• Homogenitätsprinzip: Zusammenfassen von Raumeinheiten aufgrund struktureller Ähnlichkeit; Ziel ist Maximierung der interregionalen Variation im Vergleich zur intraregionalen Variation 🡪 Strukturregion (zB Verbreitungsareal einer Tierart)

  Klassifikation auf Basis eines Merkmals 🡪 „Areal“

• Ergänzungsprinzip: Intensität der Beziehungen zwischen den Raumeinheiten ist Basis der Regionalisierung, Ziel ist die Maximierung der intraregionalen Beziehungen im Vergleich zu interregionalen Beziehungen 🡪 Funktionalregion, zB Stadt-Umland-Beziehungen

  Klassifikation nur auf Basis eines Merkmals 🡪 „Feld“

• Planerisch-politische Zielsezung: In Planungsregionen sind Raumeinheiten zusammengefasst, um gemeinsame planerische/politische Ziele zu verfolgen

komplexe physische Gesamtsysteme aus Organismen (organisch) und deren Umweltfaktoren (anorganisch), die in ständiger Wechselwirkung miteinander stehen

Permanente/perennierende Grenzen: zB Geolohische Strukturkörper wie Schichten oder geomorphologische Einheiten wie Gebirge/Täler

Periodische Grenzen: annuelle, saisonale oder diurnale (tägliche) Rhythmik, zB Randsäume

Episodische Grenzen: in unregelmäßigen Abständen wiederkehrend, zB Rand eines Oberflächengewässers im Kartsgebiet

Oszillierende Grenzen: ständig in einem bestimmten Intervall schwankend, zB Schneegrenze im Hochgebirge

Chaotische Grenzen: (zeitlich nicht vorhersehbar), zB Grenzen von Lawinenbahnen

Holarktis (Palaeaktis, Nearktis)

Neotropis, Palaeotropis

Capensis, Australis, Antarktis

A-priori Definition von Klassen

• Entsteht aufgrund deduktiv hergeleiteter Merkmalskombinationen, Klassifikationsprinzip geht von formalen, theoretischen Überlegungen aus 🡪 modellgetrieben

• Bsp: Land Cover Classification System

A-posteriori Definition von Klassen

• Ermittelt Klassenzugehörigkeit auf Basis der vorliegenden Datenstruktur, tatsächliche Struktur der Daten wird genutzt, um Klassen zu bilden bei denen  zwischen den Klassen möglichst große Unterschiede bestehen 🡪datengetrieben

• Bsp: Cluster von Ökosystemleistungen

Großräume der Erde, mit jeweils eigenständiger Klimagenese, Morphodynamik, Bodenbildungsprozesse, Lebensweisen von Pflanzen und Tieren sowie Ertragsleistungen in der Agrar- und Fortstwirtschaft (gibt 9 Stück)

Verbreitung ist:

• breitenabhängig (aber auch vom Relief und der Landmassenverteilung)

• fragmentiert (disjunkt) auf Kontinente verteilt

Vegetation von Sonneneinstrahlung und Vegetationsperiode gesteuert

Globalstrahlung ist regional sehr unterschiedlich

• Aus energiearmen, anorganischen Stoffen werden energiereiche organische Verbindungen (Kohlenhydrate; Glucose) mithilfe von Lichtenergie synthetisiert

• Da diese energiereichen organischen Stoffe zu Bestandteilen des Lebewesens werden, bezeichnet man deren Synthese als Assimilation

• Globale Muster und Raten Primärproduktivität: tropische Regenwälder, Savannen und Meere der gemäßigten Breiten krass

6CO2 + 6H2O —Licht—> C6H12O6 + 6O2

Thermische Waldgrenze: Wärmemangel (zu kalt für Wald)

-> Nichtwald Vegetation, noch kälter: Kältewüste

Hygrische Waldgrenze: Wassermangel (zu trocken für Wald)

-> Nichtwald Vegetation, noch trockener: Trockenwüste

bei hoher Feuchte und Wärme: topischer Regenwald

bei zeitweise Trockenheit und immer warm: Nicht-humider Wald (Trockenwald)

bei immer feucht und zeitweise kalt: Extratropischer Wald

beide Waldformen bei zeitweise trocken und zeitweise kalt

Pflanzenformation: Vegetation, die dem Großklima einer Vegetationszone entspricht (einer Laubwaldzone entsprechende Vegetation)

-> abhängig von regionalen Wasser und Wärmeangebot

parallele Entw. von bestimmten Anpassungsmerkmalen unabhängig vom Verwandschaftsgrad

Tundra: chemische, physische Verwitterung, nicht tiefgehend

Taiga und sommergrüner Wald: intensive chemische und physische Verwitterung, geringe Zersetzungsraten, bis zu 10 m

Steppe und Wüsten: Anreicherung von löslichen Salzen, Carbonaten durch Verdunstungswasser, keine Zersetzung, keine tote organische Substanz, Saprolith nur bis 3 m

Savanne: intensive chemische Verwitterung, hohe Zersetzungsraten, bis 30 m in Boden

Regenwald: wie Savanne nur intensiver, bis 50m

polare/subpolare Zone: Tundra

Boreale Zone: Taiga

feuchte Mittelbreiten: Sommergrüner Laubwald

trockene Mittelbreiten: Feuchtsteppe, Trockensteppe, Wüste/Halbwüste

Winterfeuchte Subtropen: Hartlaubvegetation

immerfeuchte Subtropen: Regenwald

tropische/subtropische Trockengebiete: Dornsavanne, Wüste

Sommerfeuchte Tropen: Trocken/Feuchtsavanne

immerfeuchte Tropen: Regenwald

• extreme Monatsdurchschnittstemperaturen

• fast alle Ö. bis 2070 regelmäßig monatliche Klimabedingungen, die von 1961-1990 extrem waren

• >80% der Ökoregionen werden monatliche Temperaturen von > 2 Standardabweichungen gegenüber vorheriger Basislinie (1961-90) haben

• Tropische und subtropische sind am frühesten von extremen Bedingungen konfrontiert, einige schon bei +1°C Erwärmung

• bipolar

• 15% des Festlands

• fast alle Teilgebiete in der kontinuierlichen Permafrostgrenze

• eisbedeckt: wenn Meereiskonzentration > 15%

• um Antarktis und Arktis (Grönland bis Russland und Kanada)

• Rückgang seit 1980: - 3 Mio km²

mit Eis und Schnee bedeckte Wasserfläche reflektiert bis 95% der einfallende Strahlung, Meereis ohne Schnee circa 60%. Der Ozean, welcher nicht von Eis bedeckt ist, absorbiert hingegen 90% der Strahlung und Erwärmt sich. Diese Erwärmung führt zum Schmelzen des aufschwimmenden Eises und das Meereis zieht sich zurück. So wird das Albedo wieder verringert und es gibt mehr Ozeanfläche, die sich aufwärmen kann.

-> positiver Rückkopplungseffekt, Arktis erwärmt sich daher doppelt so schnell wie globaler Durchschnitt

stammt aus Oberflächenschmelzwasser (was durch Eisschild abfließt) + basalem Schmelzwasser, das in Regionen mit erhöhtem Wärmefluss entsteht

Ursachen f. Wärme/Energiequelle: Reibung/Geothermische Energie 🡪 Fließgeschw. Eis erhöht sich

• ¾ ständig mit Eis bedeckt 🡪 polare Eiswüsten (höchstes MM < 2°C)

• Eisfreie Gebiete: Frostschutzzone (🡪Frostprengung, höchstes MM <5°C) und Tundrenzone (höchstes MM 6-10°C)

• Jährl. Temperaturamplituden bis >50°C, tägl. Tempamplituden sehr klein 🡪 thermisches und solares Jahreszeitenklima (an Stelle des täglichen Tag/Nachtwechsels halbjährlicher Wechsel von Polartag/Nacht)

• Jährliche NS relativ gering 🡪 winterliche Schneedecke ca. 20-30cm

• Hoher Anteil diffuser Himmelsstrahlung (in Arktis ca 50% der Globalstrahlung) 🡪 Einfluss der Exposition ggü Hangneigung gering

• Periglazialgebiete: Wechsel zw. Bodeneis und Bodenwasser charakteristisch (sommerliche Auftauschicht)

• Schnee schützt Pflanzen und Boden vor tiefer Abkühlung im Winter

• Erst nach Schneeschmelze Auftauen des Bodens durch Sonnenstrahlung 🡪 Beginn Vegetationsperiode

• Erneutes Einfrieren des Bodens von der Oberfläche her, Unterboden bleibt für längere Zeit ungefroren

Volumenveränderung des Eises

• Frostpolygone, Solifluktion

• Frostmusterböden: Durch vertikale und horizontale Materialsortierung in inhomogenem, ursprünglich gemischtem Material

  -> Steinringe, Steinpolygone und Steinnetze bei vorwiegend ebenem Gelände, sowie Steinstreifen und Steingirlanden bei geneigten Flächen

Cryosole: Böden in Permafrostgebieten, auf deren sommerliche Auftauschicht zweierlei Gefrierfronten einwirken (von unten und oben)

Faktoren und Prozesse der Pedogenese:

• nur im Sommer, wenige Meter tief -> Auftauschicht

• keine unterschiedlichen Bodenhorizonte in Tiefe durch jährlichen Frostwechsel

• grobkörnige Textur durch Frostsprengung

• kein Versickern in gefrorenen Untergrund, aufgetauter Oberboden vernässt

• Luft und Wärmemangel behindern chemische und biologische Umsetzung

wird Vegetationsbedeckung entfernt, ist Auftauschicht größer, da sie nicht mehr Isoliert ist

wie Karst, nur Temperaturbedingt:

• Boden taut auf und sackt daher ab, wenn er sich erwärmt

• Entstehung von Löchern, Rissen

• Geringe Jahresniederschläge 🡪 geringe Abflussmengen (aber 50-70% des NS)

• 80/90% des gesamten Abflusses fallen innerhalb zwei/drei Wochen bei Schneeschmelze an 🡪 Linienhafte fluviale Erosion bzw. bei noch gefrorenem Boden flächenhafte Hangabtragungsprozesse

• In Flüssen in dieser Zeit starke Hochwasser, durch mitgeführte Eisschollen teilw. starke Erosion

• Im weltweiten Vergleich geringste Jahresmenge an Solarenergie

• Einstrahlung konzentriert sich auf wenige Sommermonate, dann aber relativ hohe Strahlungsbeträge

• Schnee isoliert im Winter und schützt die bedeckten Pflanzen

• Bodennahe Luftschicht im Som. deutlich wärmer als höhere Luftsch.  🡪Vegetationsp. lokal oft länger als Klimadaten denken lassen

• Permafrost wirkt wasserstauend, engt Wurzelraum ein und hemmt Zersetzung der organischen Bodensubstanz

• Extreme Standortbedingungen: kurze kühle Vegperioden, vernässte/austrocknende Standorte, nährstoffarme Böden sowie kryoturbate und solifluidale Umlagerungen

• Tundra = zirkumpolare baumlose Vegetationszone

• Pflanzengesellschaften artenarm, Phytomasse der Gefäßpflanzen zu über 90% von weniger als 10 Arten gestellt

• Pflanzen nicht hoch wegen Permafrost

• Polsterpflanzen bzw. Zwergsträucher 🡪 Frostschutz unter Schnee, Ausnutzen der temperaturbegünstigten bodennahen Luftschicht

• Immergrüne Pflanzen 🡪 geringerer Mineralstoffbedarf, z.T schon unter dem Schnee Photosynthese

• Extremstandorte: Flechten & Moose 🡪 geringe Bedürfnisse an Licht und Temperatur, 🡪 poikilohydre Pflanzen: erlangen auch nach langer und intensiver Austrocknung bei Rehydrierung die volle physiologische Funktionsfähigkeit wieder; Flechtentundra und Moostundra

• vor allem Chamaephyten und Hemikryophyten (Wurzeln überdauern Winter, Pflanze wächst nur in feuchter Zeit); keine annuelle Arten (Therophyten=leben nur 1 Jahr, überdauern WInter als Same in Boden) weil Sommer zu kurz

• Hemmfaktoren für die Zersetzung: Wärmemangel, ungünstiges C/N Verhältnis der meisten Streubestandteile, saures und häufig -  aufgrund von Staunässe – sauerstoffarmes Milieu

🡪 Humus- und Streuanreicherung, Moorbildung

• Nährstoffe sind in unzersetzter Substanz gespeichert -> für Pflanzen nicht nutzbar

• Carnivore: Sehr artenarm, v.a. in Küstengebieten (Robben, Eisbären, Pinguine)

• Herbivore: haben sehr großen Anteil an Umsetzung der Phytomasse, mikrobielle Zersetzung sehr langsam

  • Am wichtigsten: Ungulaten (Huftiere), Rodentia (Nagetiere) und Lagomorpha (Hasen), Schneehühner und Wasservögel ebenso bedeutsam

• Fast siedlungsfrei, Inuit traditionell Fischer und Jäger, Bewohnerinnen traditionell nomadisch/halbnomadische Rentierhaltung

• Gefährdung: Klimawandel (Auftau Permafrost, Rückgang Packeis), Tourismus (Habitatbeeinträchtigung), Rohstofferschließung/Pipelines

• Als einzige Ökozone nur auf der Nordhemisphäre (zu wenig Landfläche auf Südhalbkugel)

• Nord/Süd Erstreckung zwischen 700 und 2000km, Gesamtfläche ca. 20 Miokm² (13% des Festlandes)

• Fast ausschließlich zur Zone gehörend: Kanada, Alaska, Skandinavien, nördl. Russland, Sibirien

• Durch (ursprüngliche) Wälder geprägt

• höchster Flächenanteil von Mooren in allen Ökozonen

• Wasserstau durch Permafrost

• Verlauf der nördl. Baumgrenze stimmt weitgehend mit 10°C Juli-Isotherme überein (wenns kälter ist, keine Bäume mehr)

• Vegetationsperiode ca. 4-5 Monate

• Jährliche NS: 250-500mm (teilw bis 800mm) 🡪 höher als in Tundra, Niederschlagsmax. Im Sommer, NS auch als Schnee (öfter Regen)

  • humides Klima, aber tw. trotzdem Trockenstress, da Wasser in Eis und Schnee gebunden

• Winterliche Schneebedeckung 30-100cm (mächtiger als Tundra, aber kürzer mit 6-7 Monaten)

• Langtags-/Dauertagsbedingungen während Vegetationsperiode

• Regionalklimatische Differenzierung (insb. Entlang des westöstl. sich ändernden Grad der Kontinenatlität/Ozeanität)

• Extreme Abflussspitzen im April/Mai (Schneeschmelze in Einzugsgebieten)

• Frühjahrsschmelzwässer überströmen anfangs die noch gefrorenen Flüsse 🡪 Breitenverzweigungen

• Nach Ende der Schmelze geht Abfluss stark zurück, im Herbst sinkende Lufttemp- und Verdunstung 🡪 NS bekommen Übergewicht

• Winter: Kurz vor erneuter Schmelze erreicht Abfluss sein Minimum

• Während pleistozänen Kältephasen mehrfach von Inlandeis bedeckt 🡪 heutige OF Ergebnis einer jungen Entwickl. (max. 12.000 a)

Glazialerosion 🡪 Felsflächen, Rundhöcker, Pingos, wassergefüllte Felsbecken usw.

Borealer Nadelwald

• Limitierende Standortfaktoren für Wälder: kurze Vegetationsperiode, Nährstoffverfügbarkeit (insb. Stickstoff), Wasser

• Vier dominierende Koniferengattungen: Fichte, Kiefer, Tanne und Lärche

• Flachwurzler, da Boden tw gefroren

• Nur wenige Laubbaumarten: Birken, Pappeln und Weiden

• Insgesamt artenarm (aber mehr als in polar/subpolar), relativ homogen, zT Massenverbreitung von Schädlingen

• Unterscheidung dunkle (Fichten, Kiefern, Tannen) und helle Taiga (Lärchen, Ostsibirien extrem kontinental, kälter)

• Florenbestand in allen Teilgebieten sehr ähnlich (Holarktis)

• Strauchschicht aus sommergrünen Chamaephyten und Hemikrytophyten, häufig in Symbiose mit Pilzen (Mykorrhiza) 🡪 ermöglicht Zugang zur nährstoffarmen und sauren Streu

• Flechten & Moose extrem artenreich, je nach Bedingungen oft eine Art weitflächig dominant, profitieren als poikilohydre Arten von kurzer Vegetationsperiode und eingeschränkter Konkurrenzkraft der höheren Pflanzen

• Geringe Phytomasse (klimatische Ungunst, Engpässe in der mineralischen Nährstoffversorgung)

• Jährliche Primärproduktion nur ca. 4 bis 8 t/ha

• Biologische Zersetzung von organ. Abfällen sehr langsam 🡪 Streu kann lebende Phytomasse übersteigen 🡪 Akkumulation von Streu, Torf 🡪 auch nach 500 Jahren noch Kohlenstoffsenke

• Tundren und boreale NW produzieren als einzige dauerhaft Überschüsse an organischer Substanz (in Borealer Zone und Tundren 400-700 Gt CO2 in organ. Bodensubstanz, global insgesamt 1.500Gt)

• In Borealer Zone/Tundren: in toter organ. Substanz/Phytomasse gespeichertes CO2: 1/3 der auf dem Festland vorhandenen Vorräte (dabei Flächenanteil nur 1/6)

• PF bindet HerbstNS und gibt in trock. Sommern (bei kurzfrist. Auftauen) Feuchtigkeit an Baumwurzeln ab (kapillarer Aufsteig) 🡪 Puffer

• Wald schützt durch Insolationswirkung (mächtige Streu) den Dauerfrostboden vor der starken somm. Einstrahlung 🡪 Systemverbund (Wald braucht PF, um im Sommer bei niedrigen NS zu existieren)

• Ursache der Waldzerstörung: Rodung/Feuer,

  • -> Ungeschützter Dauerfrostboden taut bis zu gewisser Tiefe auf

• Thermokarstprozesse führen zu schüsselartigen Einsenkung 🡪 See

• Verlandung 🡪 trockene Fläche (Alas) mit Steppengräsern

• Thermokarst: Abschmelzhohlformen durch Degradation von eisreichen Dauerfrostböden oder Auftauen von Bodeneiskörpern (Bsp: Batagaika Krater)

• Schwere Zersetzbarkeit, geringe biol. Aktivität, vorherrschende Kälte und Nässe 🡪 Mächtige Streuschichten 🡪 Entstehung von Torf (bei langanhaltender Stau- oder Grundwassereinwirkung bis zur Bodenoberfläche) oder Rohhummus (nährstoffarm)

• Cryosole (Verbreitung bis Permafrostgrenze), Histosole (Böden mit mächtigen organischen Horizonten), Podsole (charakteristisch)

MUSS SITZEN

• Zersetzung von OS in Säuren, die nach unten wandern und Sesquioxide mobilisieren

• Fallen in unteren Bodenschichten aus (wegen höherem pH)

• Eigenschaften: wasserdurchlässig da grobporig, nährstoffarm, sauer, geringes Bodenleben

• Ursache: Blitzschlag, Trockenheit

• Torfbrände können sich tief in Schichten fressen, Monate andauern und als Schwelbrände den Winter überdauern

• Regelm. Großfläch. Feuer für Ökosystem nötig 🡪 Nährstoffe aus Veg. und der organ.  Auflage mineralisiert und in Boden freigesetzt, sonst sammelt sich zu viel Streu an

• interessant: bei Feuer keine Alas Entstehung, da Bäume Brand überleben

• Klimawandel: Zunahme Fläche/Schwere/Häufigkeit von Feui aufgrund Dürre, hohe Temp., geringe Luftfeuchte/Vorfeuchte im Boden

• in NA:

  • Häufig starke Kronenbrände, Feuerrotation 80-400 a, pro Brandfläche ca. 50% mehr Kohlenstoff emittiert

  • Nordam. Schwarzfichte hat hoch entzündliche immergrüne Nadeln, wirft tote Äste nicht ab 🡪 Feuer gelangt in Krone

• Eurasien:

  • eher Bodenfeuer, bei dem primär Streu brennt, Rotation 15-70 a, 3x so große Flächen brennen

  • Lärchen und Kiefern können Kronenfeuern besser widerstehen, Kiefern werfen tote Zweige ab 🡪 Feuer nur im Unterholz

• Stärkster Temperaturanstieg von allen Waldbiomen im 21. Jahrhundert in borealen Wäldern

• Bei globaler Erwärmung von 4° bis 2090 🡪 Tempanstieg von 4 bis 11°C, weitaus geringer Anstieg der NS

• Verlagerung borealer Wälder in trockenere Klimate 🡪 Überschneidung mit anderen Regionen

• weitere Risiken: Zunahme Schädlinge, Dürren, Sturmschäden

• Dünnbesiedelt und wenig Veränderung durch menschliche Einwirkungen

• Mit 1,4 Milliarden Hektar der größte zusammenhängende Waldkomplex der Erde (von Fläche 150 Millionen Hekt temp. Nicht bewalet)

• Weltweit 2/3 des borealen Nadelwaldes bewirtschaftet, Fortwirtschaft deckt 90% des Papier- und Schnittholzbedarfs der Erde

• Problem des illigalen Holzeinschlags

• Torfabbau, Pelztierjagd, Ressourcenerschließung, Lokale Überweidung, Tourismus

• Geringe Wildbestandsdichte

• Relativ reiche Vogel- und Säugetierfauna: Elch, Wolf, Braunbär, Fuchs, Biber usw. 

• Auffällige Populationsschwankungen bei vielen Säugetier und Vogelarten

• Strategien zur Überwinterung: Winterschlaf/ruhe, Abwanderug (Zugvögel), Leben in Lufträumen unter Schneedecke

• 9,7% der Festlandsfläche der Erde, fragmentiert // zwischen 35° und 60°

• Größte Vorkommen in der NH jeweils an den Ost- und Westseiten der nordamerikanischen und eurasischen Landmassen

• Kleinere, aber ebenfalls küstennahe Vorkommen auf der SH in Südam./Australien/Tasmanien/Neuseeland und subantarktischen Inseln

• Nordhemisphäre: Floren/Faunenreich Holarktis // Südhem.: Florenreich Antarktis & Australis, Faunenreich Archinotis & Australis

• Temperates Klima, saisonal differenzierter Jahresgang der Temperatur

• Sehr ausgeprägte regionale Temperaturunterschiede, durch westöstl. Wandel geprägt (ozeanische und kontinentale Einflüsse)

• Hochkontinentale Lagen: Vegetationsperiode nur halbjährig, im Winter bis -30°C, in ozeanisch beeinflussten Klimagebieten deutlich längere Vegetationsperiode, in einigen küstennahen Lagen ganzjährig

• Jährl. NSSummen 500-1000mm, mind. 10 Monate humid (p [mm] > 2 t [°C]), keine markanten Abweichungen

• Jahresmitteltemp. Zw. 6 und 12°C; sehr unterschiedliche Jahresamplituden: bis zu 40°C in kontinentalen, 10°C in ozeanischen Lagen

• Tageslängen: Winterminimum bei ca. 8 und Sommermaximum bei ca. 16 Stunden

• Starke Erwärmunterschiede von Süd/Nordexponierten Hängen 🡪 Landnutzung (Wein)

• Zone gemäßigter morphologischer Aktivität

• Verwitterungs- und Abtragungsvorgänge vergleichsweise langsam

•  🡪 viele glaziale/glazifluviale Abtragungs/Ablagerungsformen aus pleistozänen Kaltphasen noch heute erhalten

• Chem. Verwitterung bis tief unter OF wirksam (humide Klimate) 🡪 Böden tiefgründiger als in polarer/borealer Zone

• Günstige Bodentwicklungsbedingungen: geringe Versauerung, relativ hohe mineralische Nährstoffgehalte, Humusformen Mull oder Moder (günstigeres CN Verhältnis als Rohhumus, günstige Tonmineralbildung (3 u 4Schichttonminerale können Nährstoffe gut binden)

• Wichtige zonale Böden: Luvisole (Parabraunerden), Cambisole (Braunerden)

• Hohe Infiltrationskapazitäten des Bodens & geschlossene Vegetationsbedeckung 🡪 ca. 1/3 des NS geht in Abfluss über (viel weniger als in borealer, polarer Zone)

• Abfluss von Landflächen zu Flüssen v.a über Zwischenabfluss und Grundwasser (grobe Bodentexturen, geschlossene Vegdecke)

• Geringe Spüldenudation, hohe Flussdichte (perennierend), hohe sommerliche Verdunstungsabgaben

• Jahreshöchststände folgen saisonalen Niederschlagsmaxima (kontinentales Klima: Herbst)

• Anm.: Einfaches Regime (Abflussgang wird durch 1 variablen Faktor gesteuert zB Schneeschmelze), Komplexes Regime 1. Grades (Zwei Abflussmaxima aufgrund zwei verschiedener abflusswirksamer Prozesse; 2. Grades gleich, aber Amplituden der Maxima ändern sich im Verlauf des Flusses)

Sommergrüne Laubwälder

• Natürliche Waldstandorte, aber Holzeinschlag, Brandrodungen, Waldweide 🡪 heute waldarm, Struktur besonders in Mitteleuropa durch Bewirtschaftung geprägt

• Streu wird innerhalb weniger Jahre zersetzt (mittlere Dauer 4 Jahre), typischerweise 10-20m hohe, mehrschichtige Wälder

• Nördl u südl Vorkommen im Vgl zueinander weitestgehend eigenständige Floren und Faunen, untereinander floristisch/faunistisch

• Arten- und blumenreiche Feldschicht aus Kräutern und oder Zwergsträuchern

• Epiphyten und Lianen fehlen, mit Ausnahme von Efeu und Waldrebe

• Phanerophyten: mehrjährige holzige Pflanzen, tiefes Wurzelsystem, Winter Laubabwurf (keine Austrocknung); Knospenschuppen

• Frühjahr: Erhärtung Pflanzen, Samen keimen, Bäume und Sträucher bilden neue Triebe, Blätter usw, // Tiere erwachen, schlüpfen aus Überwinterungsstadien, Zugvögel kehren zurück, Paarungszeit und Jungtieraufzucht

• Sommer: Dickenwachstum Stamm und Astholz, Frucht und Samenreife, Volle Belaubung, durch dichte Baumkronen gedeihen am Waldboden nur noch Schattenpflanzen mit geringer Primärproduktion

• Herbst: Rückführung des gr. Teils der sommerlichen Produktion in/auf Boden sowie Absterben Krautpflanzen, Abhärtung der Pflanzen, Entfärbung der Blätter durch Resorption von N,Fe,P,K ; vor Entlaubung Abbau orga. Substanzen, Wegzug Zugvögel

• Winter: Photosynthese eingestellt, Bio-chemische Bodenprozesse verlangsamen sich, Winterruhe/schlaf, Amphibien Wibellose und Insekten verfallen in Kältestarre

• befasst sich mit im Jahresablauf periodisch wiederkehrenden Entwicklungserscheinungen in der Natur (va biolo. Prozesse)

• Eintrittszeiten werden im phänologischen Kalender festgehalten -> Jahreszeiten

• Änderung der Phänologie: Nahrung, Bestäubernetzwerke, Allergene, Rückkopplung mit Witterung usw., spiegelt Erwärmung wider

• Klimawandel:

  • Verschiebung der Ereignisse hin zu früheren Zeitpunkten

  • Probleme bei zeitlicher entkopplung -> Geburt von Jungtieren und Ressourcenverfügbarkeit

• Überwinterungsgebiet arktischer/subarktischer Vögel, Insektenfresser als heimische Brutvögel ziehen im Winter weg

• Winterruhe, Winterschlaf und Kälteschlaf bzw. Überdauern als Puppe, Larve etc.

• Mehr Menschen als dem Flächenanteil entsprechend, wirtschaftlich sehr entwickelte Erdräume

• Umgestaltung der Natur tiefgreifender und umfassender als in den meisten anderen Ökozonen, Naturwälder durch Holzeinschlag/Brandrodungen etc. nahezu vollständig zerstört/durch Wirtschaftswälder ersetzt

• Lange landwirtschaftliche Nutzung, begünstigt durch vorteilhafte Wärmebedingungen und Regenverlässlichkeit während ausreichend langen Vegetationsperioden und vergleichsweise fruchtbare Böden

  
  

Land Sharing: Land wird zusammen genutzt -> Farmland und Natur

Land Sparing: Land geteilt genutzt, für Farmland und Natur extra getrennte Flächen

-> durchschnittliche Populationsgröße aller Vogelarten nimmt zu wenn eher sparing, jedoch nehmen manche Arten auch ab, daher müssen Zielarten definiert werden

Komromiss: beides Zusammen -> intensive Nutzung auf einem Teil, dafür andere Flächen wildlife friendly bewirtschaftet und andere natürliche Habitate

kontinentales Eurasien und Mittlerer Westen von Nordamerika, polwärts bis 55°

• 11% des Festlandes

• Lage (wie feuchte Mittelbreiten) in der außertropischen Westwindzone oder zyklonalen Westwinddrift

• Leelage oder kontinentale Lage 🡪 längere Sonnenscheindauer, höhere Globalstrahlung, geringere NS, größere Tempamplituden

• Sehr unregelmäßige Regenfälle, lange Trockenperioden 🡪 Dürrestress

• Kältestress: für 1 Monat sinken mittlere Lufttemp unter Gefrierpunkt und Bildung Schneedecke von wenigen Tagen/Monaten 🡪 winterkalte Trockengebiete

• Heiße Sommer, mittlere Monatstemperatur von über 20 bis 30°C (sehr viel höhere Tagesmaxima)

zu feuchten Mittelbreiten/boreale Zone:

• Abgrenzung über NS: dort 200mm Regen während Vegetatiosperiode + > 4 Monate humid

zu tropisch/subtropischen Trockengebieten:

• Abgrenzung über Temperatur: im Sommer > 5 Monate über 18°C, im Winter nicht unter 5°C

nach Ariditätsgraden:

• Steppe: umfassen 75% der Fläche der trockenen Mittelbreiten

  • >100 mm NS während Vegetationsperiode, 2-4 Monate humid

• Halbwüste: <100mm NS in Vegetationsperiode

• Wüste: <50mm NS

Abfolge in Eurasien latitudinal, in Nordamerika longitudinal

nach Ariditätsgrad -> unterschiedliche Vegetation

• Waldsteppe, Langgrassteppe, Mischgrassteppe, Kurzgrassteppe, Wüstensteppe

• Reduzierte Wasseraufnahme bedeutet auch reduzierte Nährstoffaufnahme

• In Kurzgras- bzw. Wüstensteppe vermehrter Salzstress

• Dürrestress 🡪 Ausbildung xeromorpher Merkmale (kleine dicke Blätter, Einrollen der Blätter, vermehrte Stomata pro Blattfläche usw.)

• Neben Gräsern v.a Hemikryptophyten, auch Frühlingsgeophyten und -therophyten 🡪 nur im Boden befindliche Pflanzenteile und Samen überdauern 🡪 Schutz vor Kältestress

• Trotz geringer Phytomasse hohe Primärproduktion, v.a Wurzelmasse

• Ausgeglichene Lichtverteilung innerhalb der Grasschicht günstig

• Steppen produzieren ökonomischer, da oberirdisch keine verholzten Achsen bilden, sondern nur photosynthetisch aktive Organe

• Absterben der oberirdischen Phytomasse im Herbst 🡪 Streuanlieferung

• Abbau der (leicht zersetzbaren) Streu meist innerhalb eines Jahres 🡪 kaum Streuauflagen, kurze Stoffkreisläufe und Energieflüsse!! (in allen anderen Ökozonen -> Akkumulation, die in Zerfallsphase (Feuer, extreme Trockenjahre) rückgeführt wird

• Wind und Wasser führen zu erheblichen Umlagerungen von Boden- und Gesteinsmaterial, da Vegbedeckung fehlt/lückenhaft ist

• Viele Gemeinsamkeiten trop/subtrop, siehe dort; Frostsprengung, Gelifluktion, Kammeisbildung

• Episodischer Abfluss im Frühjahr bei Schneeschmelze

• Hohe potenziellen Fruchtbarkeit durch krümeliges Bodenfüge, hohe Austausch- und Wasserkapazität; aktives Bodenleben

• Einschränkungen für Pflanzenwachstum durch Trockenheit

• Hohe Mengen an organischer Bodensubstanz, steigen in lehmigen Böden mit zunehm. JahrNS und abnehmenden Jahresmitteltemp,

• Phaeozeme (feuchte Standorte), Chernozeme und Kastanozeme (in Kurzgrassteppen) typisch

• Chernozeme: sehr hohe Humusgehalte, reiches Bodenleben, günstige pH Werte, hohe Nährstoffgehalte, Bioturbation; geringe NS

• hohe Humusgehalte -> schwarz

• sehr reiches Bodenleben, günstige pH Werte , hohe Nährstoffgehalte

• vor allem in Eurasischer Steppe und nördl. Great Plains

• Bioturbation

• geringe Niederschläge -> Kalkausfällung, wo Sickerwasser stoppt

• Urgulaten (Huftiere) in großen Herden: Wildpferde, Saiga-Antilopen, Guanakos, Pampashirsche, Bisons // viele Nagetiere // Carnivore (Coyote, Greifvögel, Wiesel)

• Urgulaten und Nager tragen als Herbivore erheblich zu Umsätzen in Steppenökosystem bei

• Invertebraten (Wirbellose): Heuschrecken, können bis zu 25% der oberirdischen Pflanzenproduktion fressen

• Insgesamt dünn besiedelt, da lws unergiebig, Ausnahme Steppen 🡪 hoher Kapitaleinsatz, mechanisiert, großbetrieblich

• Getreideanbau (Weizen) oder Ranching (halbnomadisch, hohe Investitionen, meist Rinder, Risiko durch dürrebedingten Futtermangel)

• Agronomische Trockengrenze (zw. 250 und 350mm JahresNS)

• Regenfeldbau, Schwarzbrachen 🡪 ohne Bewuchs, dadurch reduzierte Verdunstung oder bedeckte Brachen

• Gefährdung:

  • Mit steigendem Beweidungsdruck (Anzahl Vieh pro Einheit Futtermenge) 🡪 Änderung der Steppenflora

  • Besonders in regenarmen Jahren: Überweidung 🡪 Degradation der Naturweide

  • Desertifikation durch Überweidung

  • Bodenverdichtung durch fette Rinder

  • Wasserentnahme aus Flüssen zur Bewässerung 🡪 Trockenfallen der Flüsse (Aralsee!)

• 1,7% der Festlandsfläche 🡪 kleinste Ökozone, Regionen mit „Mittelmeerklima“ wichtig für Industrie, Tourismus, Besiedlung etc

• Allg. ozeanische Lage an an Westseiten der Kontinente, im Mittelmeerraum weiteste Verbreitung ins Landesinnere hinein

• Stark fragmentierte Ökozone mit sehr unterschiedlichen Einzelvorkommen (Flora, Fauna, Artenvielfalt, Kultur etc.)

• Mittlere JahresNS bis zu 900mm, zwei ausgeprägte Jahreszeiten:

• Sommer: Einflussbereich der subtrop/randtrop Hochdruckgebiete 🡪 Strahlungswetter und sommerliche Trockenheit, wenige NS

• Winter: Verschiebung der planetarischen Strahlungs- und Luftdruckgürtel 🡪 zyklonales Wettergeschehen der Mittelbreiten: keine Temp. Mehr als 5-10° unter Gefrierpunkt, Kälteeinbrüche teilweise mit Frost, kaum längere Frostperioden, Wechsel Regenwetter und Hochdruckwetter

• Mittlere Monatstemp. Übersteigen während mind 4 Monaten 18°C aber kaum mehr als 20°C

• Sommer ist Stresszeit durch eingeschränkte Wasserverfügbarkeit

• Grenze zu feuchten Mittelbreiten: dort ist sommerliche Einschränkung des Pflanzenwachstums nicht mehr deutlich bemerkbar

• Grenze äquatorwärts: Trockenzeit>6 Monate + NSsummen<300-350mm pro a

• Vielzahl von Bodentypen durch anthropogene Einflüsse, paläoklimatische Änderungen und Unterschiede im Ausgangsgestein

• Auffälliger Mangel an Stickstoff und Phosphor 

• Zonale Bodentypen: Chromic Luvisol (Terra rossa), leuchtend rot/braunrot; lessiviert; basenreich und humusarm; auf carbonatgestein entwickelt; gute Nährstoffverfügbarkeit; Rubefizierung

• Zonale Bodentypen: Chromic Cambisol (terra fusca); Tonverlagerung fehlt, hohe Flächenanteile in Kalifornien/Mittelchile 

• stark von Erosion betroffen -> durch sommerliche Trockenheit und viel NS dann im Herbst

• Vergleichsweise produktionsschwache Ökosysteme 🡪 Ursache: Feuchte und Tempoptimum treten zu verschiedenen Jahreszeiten auf: zur warmen Zeit Wassermangel, in Regenzeit Wärmemangel 🡪 Hemmung der pflanzlichen Produktion

• Höchste Wachstumsraten im Frühling; Vorteil hartlaubig/immergrünen Holzpflanzen: Wachstum auch während Trockenzeit

• Urspüngl. Immergrüne Hartlaubwälder dominant, in nordhemisphärischen Teilgebieten auch Kiefernwälder

• Laubwälder: im westl Mittelmeergebiet Steineichen und teilweise Korkeichenwälder, im östlichen Palästinaeichen; Eukalypt in Austral. 🡪 Entwaldung begann schon während des römischen Reiches

• Heute Hartlaub-Strauch-Formationen

• Degradationsstufen der Vegetation (des Hartlaubwaldes, durch Übernutzung): Hartlaubwälder 🡪 Macchie 🡪 Garigue (beide anthrop.)

• Bestimmte Teilregionen deutlich ähnlicher als andere

• Südhemisphärische Teilbereiche gehören jeweils versch. Florenreichen an (Neotropis, Paläotropis, Australis)

• Artenzahlen in allen Teilgebieten sehr hoch, viele endemische Taxa

Xerophyten

Anpassung durch: Verbesserte Wasseraufnahme, Wasserspeicherung, Leistungsfähige Wasserleitung, Transpirationseinschränkung

Eigenschaften: Tiefe Wurzelsysteme, Wachstumspause im Hochsommer, Geringer Wasserbedarf, Dicke mit wachsschicht überzogene Blätter, haarige Blätter

Sklerophyllie (hartlaub)

Mehrjährige Blätter mit sklerenchymatischen Aussteifungen (höherer Anteil von Stützgewebe); relativ dick/steif/ledrig; welken selbst bei großen Wasserverlusten nicht; Dicke Kutikula, verdickte Epidermisaußenwände, Behaarungen

Saisonaler Dimorphismus 🡪 regenzeitlich eher mesomorphen Blätter werden trockenzeitlich durch meist geringere Anzahl von xeromorphen Blättern ersetzt

• Typisches Merkmal der winterfeuchten subtropen (heute oft anthropogen bedingte Brände)

• Mediterrane Vegetation besonders feuergefährdet, da: Hitze und Trockenzeit jahreszeitlich vorherrschend, dicht stehende Bäume und Sträucher, ätherische Öle und Harze machen Holz leicht entflammbar

• Vorteil: gebundene mineralische Nährstoffe aus organischer Substanz werden früher freigsetzt 🡪 Zuwachs an Phytomasse

• Nachteile: Verringerung der Flächenproduktivität, Bodenerosion und Auswaschen von Nährstoffen, Verstärkter Abfluss und/oder Tiefen?versickerung auf abgebrannten Hangflächen

• Anpassung

  • Pyrophyten: Dicke Borke; oberirdische Teil brennt ab, Pflanzen können wieder schnell ausschlagen; krautige Pflanzen deren Saat im Boden lagert und die mit ersten Regenfällen nach Brand austreiben

  • Pyrophilie: Samenkeimung/Blüte erst nach Feuer; Lignotuber = verholzte verdickung an der Basis von Stämmen, enzhält schlafende Knospen

• Lage am Meer/lange Sonnenscheindauer vorteilhaft für wirtschaftl Nutzung (Seeverkehr, Tourismus, Fischerei), gute Exportmöglichkeiten durch frühe Ernten, Sonderkulturen wie Feigen/Mandel/Obstbäume, Ölbaumhaine

• Weidenutzung in Bergregionen (insb. Transhumanz) rückläufig, nicht mehr wirtschaftl. 

• Landdegradierung durch Überweidung, Aridisierung vieler Teilgebiete, längere/intensivere Dürreperioden, Desertifikation

• Zunahme von Trockenperiodenn🡪 Hauptursache ist Temperaturanstieg und nicht Mangel an NS

• Landwirtschaft (zb Oliven) verstärkt Probleme mit Trockenheit: Zunahme der Bewässerungsfläche und Abnahme des Quellwassers, zB Central Valley, CA (1% der wirtschaftl Nutzfläche USA aber Anbau 40% des Tafelobstes Gemüse und Nüsse) 🡪 Produktivität nur möglich durch Ergänzung des NS durch Grundwasserpumpen, in Dürrejahren 80% des Wassers aus Untergrund

• Stark fragmentiert, Vorkommen auf 5 Kontinenten; wischen 25 und 35° und strikt auf den Ostseiten der Kontinente; 4% des Festlandes

• Mind. 4 Monate Mitteltemperaturen ≥ 18 °C, kältester Monat ≥ 5 °C

• Jahreszeitliche Unterschiede in der Globalstrahlung; ganzjährige NS mit Sommermaxima 🡪 subtropische Regenwälder

• Im Winter regelmäßig leichte Fröste 🡪 verhindern Anbau frostempfindlicher Arten und können empfindliche Baumarten gefährden

• Einfluss kontinental-arktischer Kaltluft 🡪 kurzfristiges Absinken der Temperaturen

• Winterliche Einschränkung des Pflanzenwachstums, jedoch keine vollständige Vegetationsruhe

• In küstenfernen Gebieten (im Winter) teilw. subhumide bis semiaride Bedingungen 🡪 Einschränkung Pflanzenwachstum

• Nach Westen oft tropische/subtropische Trockengebiete; West-Ost-Asymmetrie durch monsunale Effekte

• Monsun: richtungsstabile jahreszeitl. Winde in Verbindung mit 2maliger Umkehr der häufigsten Windrichtung innerhalb eines Jahres

• Regenwälder (In gleicher Breitenlage sonst nur Savannen, Wüsten oder an Westseiten Hartlaubformationen)

  • Üppige, immergrüne Laubwälder (subtropische Regenwälder)

  • Feste, mäßig große Blätter, viele Farne und Lianen, mind. 2 blattreiche Stockwerke

  • Gondwana Rainforests of Australia (Biodiversitätshotspot)

• Hochgrasfluren z.B Pampa oder Sumpfebenen (Everglades)

• Niedrige Reibung und hohe Luftfeuchte notwendig (nur über großen Wasserflächen vorhanden)

• 🡪 latente Wärme im verdunsteten Wasser enthalten, wird bei Kondensation schnell abgegeben

• 🡪 Luft erwärmt sich, steigt nach oben, erneute Kondensation

• Meeresoberflächentemperatur > 26°C bis 50 m Tiefe

• keine starken Luftdruckunterschiede, Corioloskraft sorgt für Drehung

• Verursachen Stürme und Starkregen 🡪 Bodenabtrag, Überschwemmungen und Sturmschäden

Klimawandel:

• Wärmere Meeresoberflächentemp. 🡪 verstärkte Windgeschw., feuchtere Wirbelstürme (stärkere Überschwemmungen)

• Anstieg des Meeresspiegels 🡪 mehr Schaden an den Küsten

• Erwärmung der mittleren Breiten 🡪 mehr Stürme in höheren Breitengraden

• Hygro-thermische Verhältnisse zwischen immerfeuchten Tropen und feuchten Mittelbreiten, perennierende Flüsse

• Tiefgründige chemische Verwitterung (aber nicht so dolle wie in den immerfeuchten Tropen)

• Subtropischer Regenwald bietet weniger Abtragungsschutz als tropischer Regenwald 🡪 extrem verstärkt bei der Degradation oder Entfernung der Vegetationsdecke

• Tiefgründige Verwitterung; starke Versauerung aufgrund von Basenauswaschung; niedrige KAK

• Durch Tonverlagerung geprägte Böden; geringe Humusgehalte im Oberboden 🡪 Erosionsgefährdung

• Acrisol

• Dicht besiedelte + wirtschaftlich hoch entwickelte Teilräume

• Sehr günstige Bedingungen für agrarische Nutzung (Wärme im Sommer mit genügend NS + milde Winter)

• Mehrjährige wärmeliebende Nutzpflanzen (Citrus, Tee) und annuelle w.l. NP (Sesam, Soja, Baumwolle, Erdnüsse, Tabak etc.)

• Natürliche Nährstoffarmut der Böden 🡪 Düngung, Kalkung 

• Erosionsanfälligkeit

• Gefährdung: Trockenlegung für LWS

• Warmes Wasser (23-29°C), die meisten leben in der Nähe ihres oberen thermischen Maximums (Erderwärmung!)

• salziges Wasser; klares Wasser (Sonneneinstrahlung ist für die symbiotischen Algen unerlässlich)

• gesundes Ökosystem (Plankton als Nahrung, pflanzenfressende Arten halten die Algenpopulation unter Kontrolle 🡪 Störungen sind mies)

• Sessile, koloniebildende Nesseltiere in Symbiose mit Zooxanthellen (Mikroalgen)

  • Obligatorische Symbiose: Partner sind alleine nicht mehr lebensfähig

  • Erbeuten mit ihren Polypen Plankton und versorgen sich und Mikroalgen mit Nährstoffen

  • Kalkskelette der Korallen bieten den Algen ein geschütztes Refugium

  • Im lichtdurchlässigen Gewebe der Polypen chillen Mikroalken 🡪 produzieren mittels Photosynthese Kohlenhydrate für die Korallen (und geben ihnen die Farbe)

• Anstieg der Meerestemperaturen: Erhöhung der Wassertemp. (ab 1°) 🡪 aus Stress produzieren Algen giftige Substanzen, Polypen nehmen nehmen Mikroalgen als Fremdkörper wahr und stoßen sie ab 🡪 Weißfärbung, Korallenbleiche als Reaktion auf Hitzstress 🡪 kurzzeitig reversibel danach absterben der Polypen

• 2009-18: Zerstörung 14% der weltweiten Korallenriffe durch Klimawandel

• Versauerung der Meere: im Meerwasser wirkt Kohlenstoffdioxid chemisch 🡪 aus CO2 und Wasser wird Kohlensäure 🡪 setzt Proton frei, das sich mit Carbonat-Ion verbindet 🡪 Karbonatkonzentration sinkt, es ist nicht mehr für marine Kalkbildner (Korallen) verfügbar

• Fast alle heißen Trockengebiete liegen innerhalb des subtropisch-randtropischen Hochzellengürtels (Wendekresie)

• Gesamtfläche beträgt ca. 20,8%; geprägt von Trockenheit, extremen Temperaturamplituden, Salzstress usw.

• Extreme tägliche Temperaturamplituden 🡪 Insolationsverwitterung (Temperaturverwitterung)

• Tagsüber hohe Temp., da fast vollständige Umwandlung der absorbierten Strahlungsenergie in fühlbare Wärme und geringe Wärmeleitfähigkeit und -kapazität der Böden

• Nachts sehr niedrige Temperaturen, da atmosphärische Wärmerückstrahlung sehr klein infolge geringer Feuchtegehalte der Luft 🡪 effektive Ausstrahlung daher sehr hoch

• Hohe Strahlungsintensität 🡪 Exposition spielt große Rolle

• Sehr wenig NS, hohe Variabilität; Arid – semiarid

• Äußere Grenzen und innere Unterteilungen abhängig von JahresNS; NS zeitlich stark variabel 🡪 Unsicherheiten, Stress für Pflanzen und Tiere, LWS

(extrem regenarm, NS lässt spärliche Vegetation zu z.B Atacama)

• Trockenste Wüste außerhalb der Polargebiete (teilw. jahrzehntelang kein Regen), im Regenschatten der Anden 🡪 kein Steigungsregen

• Nahe der Küste verhindert kalter Humboldtstrom Entstehung von Regenwolken: Hochdruckgebiet treibt OFwasser von Küste weg 🡪 kaltes Tiefenwasser kommt an der Küste zur OF (upwelling)

• Thermokline (Grenzlinie zwischen kaltem Tiefenwasser und wärmeren OFwasser) vor Südamerika nur 50m tief

In Küstennähe oft Nebel (kaltes Meereswasser 🡪 Luft kühlt soweit ab, dass Wasserdampf kondensiert)

• Wind und Wasser führen zu Umlagerungen von Boden- und Gesteinsmaterial (fehlende Vegetationsbedeckung)

• Mechanische Verwitterung: Salzsprengung; Kapillarer Aufstieg (Wüstenlack); Temperaturverwitterung 🡪 Felswüsten (Hamadas)

• chemische Verwitterung eher unbedeutend

• Windtransport von Sand durch Saltation, Reptation (3:1 Verhältnis); Windstransport von Schluff und Ton durch Suspension

• Deflation (Ausblasung/-wehung von Lockermaterial) 🡪 Entstehung von Wüstenpflastern und Kieswüsten

• Windschliff 🡪 Entstehung von Yardangs, Windkantern und Pilzfelsen

• Windablagerungen 🡪 Entstehung von Dünen

Semi-aride Übergangsgebiete werden nach Sommer- bzw. Winterregen unterschieden 

• Gras- und Strauchsteppe der mediterranen Subtropen (Winterregen)

• Dornsteppen der Subtropen (ostwärts, Sommerregen) und Dornsavannen der Tropen (äquatorwärts, Sommerregen)

• Wüsten und Halbwüsten: Deckungsgrad des Graswuchses bei max. 50%; Bäume auf Trockentäler und Fußzonen von Bergländern

• Steppentypen bzw. Dornsavannen: Deckungsrad des Graswuchses über 50%, Bäume in linien/flächenhaften Verteilungen

• Wasserversorgung: Abstand zu Nachbarpflanzen wichtig (bestimmt Bodenvolumen, das als Wurzelraum und für Wasseraufnahme verfügbar ist)

  • Lückiger Bestand an OF, aber dichte Durchwurzelung des Bodens 🡪 Wurzelkonkurrenz anstelle Sprossenkonkurrenz

  • Wenn Wurzelraumvergrößerung nicht ausreichend: flecken/Linienhaft kontrahierte Vegetation inmitten vegloser Flächen

Anpassung der Vegetation:

• Dürre meidende Pflanzen (Pluviotherophyten/geophyten) 🡪 Wachstum und Reproduktion innerhalb der kurzen Gunstzeit;

• Xerophyten (Austrocknungsverzögerung und Wasserspeicherung);

• Poikilohydre Pflanzen: arido-tolerant 🡪 Überstehen Austrocknung ohne Schaden

Charakteristische Bäume: Akazie, Affenbrotbaum, Stammsukkulenten

• flexible Reaktion auf Feuchtigkeit: wenn feuchtes Jahr, dann viel Produktion

• allgemein ungünstige Wachstumsbedingungen

• Langsame, bzw. verzögerte Bodenentwicklung durch Trockenheit; Wind stört Pedogenese

• Arenosole: schwach entwickeltem grob texturierte, extrem tonarme Böden, aus Sanden (äolisch oder Verwitterung)

• Calcisole, Gypsisole, Durisole: Unterböden mit Ausfällungen von Calcium-Carbonaten, Calciumsulfaten 🡪 va. In Übergangsräumen

= Mikroökosystem, bei dem anorganische Bodenpartikel durch Bodenorganismen wie Cyanobakterien, einzellige Algen, Myzel und Hyphen von Mikropilzen und Moose und ihre Aktivitäten und Produkte (bspw. abgeschiedene Polysaccharide) verbunden+ stabilisiert werden

• lebende Krusten überziehen Bodenoberfläche und oberste Millimeter des Bodens als zusammenhängende Schicht

• auf allen Böden möglich, auf reinen Tonböden nur schlecht ausgeprägt (Quellen bei Befeuchtung, zerstören Krusten)

• auf feuchten Rohböden (d.h in anderen Ökozonen) meist nur Sukzessionsstadium (werden verdrängt)

• Stabilisieren Böden ggü Bodenerosion und fangen Staub ab

• Cyanobakterien können das 10fache ihres Trockenvolumens und das 8-12fache ihres Gewichts an Wasser speichern

• Biokrustierte Böden können mehr Wasser an der OF zurückhalten und es in tiefere Schichten umverteilen

• Sind sehr empfindlich ggü mechanischen Zerstörungen

• geringer Tierbestand (nur 2% der Phytomasse Tierfraß)

• Ausweichen in Boden während extremer Tageshitze oder kalter Nächte, Wanderung zu Wasserstellen

• Große Säuger: geringere Wärmeaufnahme als bei kleineren und bessere Kühlung durch Transpiration 🡪 Anthropoden und kleine Vertebraten sind nachtaktiv, da Kühlung tagsüber nicht effizient wäre

• Vgl. Ökographische Regeln

• Lage mehrheitlich jenseits der agronomischen Trockengrenze 🡪 geringe Tragfähigkeit

• Teilw. Regenfeldbau mit wasseranspruchslosen/schnellwüchsigen Pflanzen 🡪 unsichere Ernte/Bodenschäden

• Extensive Weidewirtschaft; Problem der Desertifikation und Degradation; Oasen-Bewässerungswirtschaft

(Vegetationsfleck in ansonsten überwiegend vegetationsfreier Umgebung, üblicherweise an Quelle o.Ä)

• Flussoase (Nil) – unechte Oase: Fluss transportiert Wasser/Schwemmstoffe aus niederschlagsreichen Gebieten

• Grundwasseroase: mittels Pumpen/Brunnen; Sonderfall: Artesischer Brunnen

• Quellwasseroase: Regenfälle im Gebirge versickern, undurchlässige Schicht, Wasser fließt unterirdisch Weiter 🡪 Austritt an OF

Strahlungshaushalt:

• sehr hohe latente Wärmeabgaben (mehr als empfangene Strahlungsenergie)

  • Ursache: heiße, trocken Luftströmungen führen aus Umland Wärme zu -> zusätzliche energie für Verdunstung -> Oaseneffekt: Wasserverluste größer als allein aus Strahlungseinnahmen errechnet

Bewässerungswirtschaft:

• ganzjährige Nutzung möglich

• verschiedene Techniken (kanäle, runde Kreise auf Feldern)

• Grenzziehung über hygrische Kriterien:

  • Trockenzeit

• 16% der Festlandsfläche, bis 20° Nord und Süd vom Äquator aus

• ausgeglichener Temperaturgang, tageszeitliche Variablilität größer

• starke NS Variabilität durch Verlagerung der ITC

• Temperaturmonatsmittel > 18°C

• kein Frost zur Regenzeit

• winterliche Trockenzeit: >2,5 - <7,5 Monate

• in Regenmonaten 500-1500mm NS im Jahresmittel

nach Dauer und ERgiebigkeit der Regenperioden

• Trockensavanne (Kurzgras): 5-7 humide Monate, 500-1000mm JNS

• Feuchtsavanne: 7-9 humide Monate, 1000-1500mm JNS

Ursachen:

• Wanderung des Zenitstandes der Sonne zw. Wendekreisen

• unterschiedliche Erwärmungs- und Abkühlungseigenschaften verschiedener Erdoberflächen

Monsunkriterien:

• Winderscheinung, bei der zw. Januar und Juli eine Richtungsänderung der vorherrschenden Windrichtungen (Monsunwinkel) von mindestens 120° auftritt

Monsunbeständigkeitskriterium:

• Hauptwindrichtungen im januar und Juli müssen bestimmte gemittelte Häufigkeit haben:

  • über 60% = Monsun. 40-60% = Monsun geringerer Beständigkeit, <40% = Monsuntendenz

Indischer Monsun:

Im Sommer stärkerer Erwärmung des Festlandes, Luft steigt im Hochland von Tibet und Dekkanhochland auf und Ostwind weht zum Meer, wo Luft absinkt

-> Hochdruckgebiet über Meer, Tiefdruck über Land

-> Wind weht von H zu T, bringt viel Feuchtigkeit von Meer mit und regnet an Ghats und Himalaya ab -> Südwestmonsun

im Winter erwärmt sich Meer, Luft steigt auf und sinkt über Festland ab, dort entsteht Hoch -> Wind weht von Festland zum Meer -> Nordostmonsun -> kein Regen über Festland

hohe Verwitterungsintensitäten, Verwitterung lange vor Abtragung

Doppelte Einebnung:

• zuerst chemische und mechanische Verwitterung im Untergrund, dort wo Risse in Gestein sind -> erste einebnung

• dadurch bilden sich Rundhöcker heraus, welche flächenhaft abgetragen werden -> zweite Einebnung

Inselbergentstehung: auf vielen Rumpflächen aus Grundhöckern rausgebildet -> ist Gestein einmal entblößt verwittert es langsamer als wenn es noch vom Regolith überdeckt wäre (Wasser fließt schnell ab und kann nicht gut angreifen)

• Wasser nur in Regenzeit, in Trockenzeit viele Flussbetten trocken

• Anfang der Regenzeit: episodischer Abfluss, Ende der Regenzeit periodischer Abfluss

  
  

Plinthit:

• irreversibel verhärtete Bodenhorizonte aus eisenreichem Substrat an oder knapp unterhalb der Bodenoberfläche

• bei Austrocknung des Bodens verhärtet sich der Horizont -> Ausfällung mineralischer Substanzen aus Porenwasser

• Bildung im Boden, durch Erosion der darüberliegenden Bodenschicht an Oberfläche gebracht

• können Stufenbildner sein

• Nutzung als Baustoff

Gräser

• in allen Savannen geschlossene Grasdecke, in Feuchtsavannen bis 2m hoch

• großer Teil der Biomasse in Erde -> Wurzelsystem, Mykorrhiza

• trockenzeitliche Absenkung der pflanzl. Photosyntheseleistung auf Null/niedriges Niveau

Bäume:

• ohne menschlichen Einfluss nimmt Bestand an Dichte, Höhe und Artenzahl zu

• Trockenzeit -> limitierender Faktor (Blattabwurf, Absterben der Oberirdischen Teile)

Primärproduktion sehr saisonal (Regenzeiten)

Zersetzung:

• weniger als 1 a

• Termiten als wichtigste Zersetzer (bis 50% der Streu)

• Termitenhügel als Hotspots des Pflanzenwachstums, da Nährstoffe wieder in Boden gelangen

• durch Feuer

  • Savannen als größte zusammenhängende Brandfläche der Erde

  • triggert Blühen, Samenfreigabe, schnelles Wiederansiedeln nach Brand

• sehr unterschiedliche Entwicklung auf einzelnen Kontinenten

• generell reichhaltige Insekten und Spinnenfauna

• Vertebraten (Reptilien, Vögel und Säuger artenreich)

  • Laufvögel, Trappen, Hühner und Greifvögel

  • Schlangen, Echsen, Schildkröten, Krokodile

• am dichtesten und agrarisch genutze Räume der Tropen

• Regenfeldbau durch ergiebige Regenzeit

• nur anuelle Arten, durch lange Trockenzeit

• Ackerbau mit Landwechselwirtschaft (Shifting cultivation)

• Agroforstliche nutzung gut für Erosionsschutz und Verbeserung der organischen Bodensubstanz

• Viehaltung: geringe Flächenproduktivität -> extensives Ranching, Degradatioin der Grasbedeckung

• Äquatorial, bis 20° N und S

• 8,4% Festlandanteil

• Abgrenzung zu Nachbarzonen:

  • thermisch - immerfeuchte Subtropen

  • hygrisch - sommerfeuchte Tropen

• höchste Jahresniederschläge - 2000-4000mm/a

• tägliche Verdunstung: 1000-2000mm insbesondere aus Kronendach

• Tageszeitenklima: Niederschläge als Zenitalregen (Folgen Sonnenstand -> Niederschlag am Nachmittag, vormittag Wolkenbildung); Tag immer ungefähr 12 Stunden lang

• Zone ohne Jahreszeiten

• Verwitterung: hohe Bodendurchfeuchtung, und Temperaturen -> chemische Verwitterung (physikalische unbedeutend, da Klima gleich)

  • tiefgründige Böden/Regolithe, darunter mächtige Saprolithe (100m)

  • Rutschungen und Erdfließen durch hohe Durchfeuchtung der Regolithdecken

  • bei sehr hohem Lösungsabtrag Karstentwicklung: Kegelkarst

• zonale PFlanzenformation: immergrüner tropischer Tieflandsregenwald -> größte Struktur und Artenvielvalt aller Ökozonen

• floristische und faunistische Unterschiede auf Kontinenten

• Palmen, Loorbeergewächse, Emergenten

• höchste Bäume und dichtester Bestand

• keine Borkenbildung, da kein Schutz vor Autrocknung nötig ist

• vielschichtiges Blätterdach, hoher Blattflächenindex

• höchste Primärproduktion, Phytomasse oberirdisch und größter Teil Holz

• Bestandsstruktur:

  • kleinräumiges Mosaik aus verschiedenen alten Beständen, zyklische Entwicklung

  • Verjüngung durch umstürzende Bäume -> Lichtungsentstehung

  • Flächenmäßig dominiert Reifephase

• Sonderformen: Sumpf-/Moorwälder -> Flächen stehen unter Wasser

• schwarz: viel Huminsäure, wenig Schwebteilchen, saurer

• weiß: Ursprung in Anden -> viel Erosion bringt viel Material in Fluss -> viele Schwebteilchen

• unterschiedliche Temperaturen und Dichten sorgen dafür, dass sie sich schlecht miteinander mischen

• Epiphyten: krautige Pflanzen, die auf Stamm/Ästen von Bäumen wachsen (kein Parasitismus)

  • Verlagerung der Krautschicht in lichtbegünstigte Kronen

  • Hauptstressfaktor: Wasserversorgung und damit Nährstoffversorgung -> Wasserspeicherung oder Aufnahme von Regenwasser durch Sprosse

  • Nährstoffe aus Tierexkremente, Kronenauswaschung, Bestandsabfällen

• Epiphylle: kleine wechselfeuchte Organismen (Moose, Flechten, Farne) besiedeln ältere Blätter -> Parasiten

  • Blätter haben daher Träufelspitzen über die Wasser schnell abläuft (Verhindert Ansiedeln)

• keine Knospenschuppen, da kein Schutz vor Kälte/Trockenheit nötig

• Kauliflorie (Stammblütigkeit)

• Brettwurzeln -> Vergrößerung der Stamm/Wurzeloberfläche zur Atmungsunterstützung und für besseren Halt

effiziente Mechanismen zum Erhalt der Mineralstoffe im Kreislauf:

• dichte Duchrwurzelung des Oberbodens, Mykorrhiza -> Nährelemente aus NS und Kronenauswaschung werden davon aufgefangen

• Mineralstoffrückführung aus Phytomasse über pflanzliche Abfälle und Kronenauswaschung -> Zersetzung innerhalb 0,5a

• großes Artenreichtum (viel verfügbaren Lebensraum und floristische Vielfalt an Lebensbedingungen) insbesondere Reptilien, Amphibien, Invertbraten (Wirbellose)

• viele Tierarten mit nur wenigen Individuen

• extrem spezialisierte Arten (Kolibri)

• Rodungen zur Hozgewinnung / Agrarflächen (Palmöl, Soja)

• dünne Besiedlung, viel unfruchtbarer Boden -> extrem flächenextensiver Brandrodungs-Wanderfeldbau (Felder müssen nach kurzer Nutzung verlegt werden, da Boden unfruchtbar wird durch Nährstoffentzug und Bodenauswaschung - erst nach bis 30 a wieder nutzbar)

• durch Dünger, Kalkung und geeignete Fruchtfolgen -> hohe Erträge

• Monokulturen

• Kautschuk, Gewürzpflanzen, Kaffee, Ananas, Bananen, Soja

• in Südamerika: extensive Weidewirtschaft

• Agroforstwirtschaft: Fostwirtschaft, Ackerbau und Tierhaltung kombiniert, natürliches Waldsystem z.T. erhalten

  • Erhaltung der Nährstoffkreisläufe, erhöhter Arbeitsaufwand, geringere Erträge

• Gefährdung durch Entwaldung

• es wird so viel Wasser in der Luft transportiert, wie auch im Amazonas Fluss fließt

• großer Teil des NS wird bis zu 6 mal recycelt -> Fällt über Gebiet, verdunstet schnell und fällt wieder über dem selben Gebiet

• Abholzung führt zu 20-30% weniger NS, Verlängerung der Trockenzeit und Anstieg der Sommertemperaturen

  • weniger Wasser verdunstet -> weniger Wasser wird in Nachbarregion transportiert

  • Tipping Point? - Übergang Savanne -> Auswirkungen auf weltweites Klima

• für selbe Ausgangsbedingungen können zwei Systemzustände existieren -> sprunghafter schneller Übergang

• bei weniger werdenden NS -> Savannensystem mit viel weniger Bäumen