Ökoregionen & Makroökologie

Transkript

1 Holger Schulz, Institut für Umweltwissenschaften Universität Koblenz-Landau Ökoregionen & Makroökologie 1. Einführung

2 Ebenen der Betrachtung Ökologie (Autökologie) = die gesamte Wissenschaft von den Beziehungen des Organismus zur umgebenden Außenwelt, wohin wir im weiteren Sinn alle Existenz-Bedingungen rechnen können. (Haeckel 1866) Synökologie: Abhängigkeit ganzer Lebensgemeinschaften (Biozönose) von ihrer unbelebten Umwelt (Biotop) Ökosystemforschung / Landschaftsökologie: Strukturanalyse, Typisierung, Klassifikation, Kartierung

3 Ökosystem Ein Ökosystem ist ein Wirkungsgefüge aus Lebewesen, unbelebten natürlichen Bestandteilen und technischen Elementen, die untereinander und mit ihrer Umwelt in energetischen, stofflichen und informatorischen Wechselwirkungen stehen. Die drei Hauptbestandteile können auch eigene Subsysteme darstellen. (GFÖ 1980)

4 Ökosystem Lebewesen Bio-Ökosysteme Zoosysteme Phytosysteme Anthroposysteme Unbelebte natürliche Elemente Technische Elemente Techno-Ökosysteme urbane Systeme Industriesysteme Verkehrssysteme Geo-Ökosystem Hydrosysteme Klimasysteme Pedosysteme Morphosysteme (nach EICHLER 1993)

5 Ebenen der Betrachtung Ökosphäre Ökozonen (Landschaftsgürtel, geographische Zonen, Geozonen, Zonobiome) Ökoregionen / zonale Landschaftstypen / Ökoprovinzen / Ökodistrikte Ökotop ökozonale Abgrenzungen sind zu einem gewissen Grad willkürlich und gelten nur für einen Teil der Landschaftsmerkmale weiterhin große Vielfalt der Bedingungen innerhalb der umgrenzten Zonen

6 Ebene der Betrachtung Schwierigkeiten bei der großräumlichen Gliederung: Kleinräumige Vielfalt der Standortbedingungen (Heterogenität) Azonale Erscheinungen: Land-Meer-Verteilung, Großrelief, Gesteinsarten, historisch bedingte Erscheinungen, Unscharfe Grenzen Erdgeschichtliche Änderungen der Umweltbedingungen

7 Warum gibt es Leben auf der Erde? Warum gibt es unterschiedliche Ökosysteme?

8 Energie prägt die Bedingungen auf der Sonnenenergie Erde Kinetische Energie der Erdrotation und Umdrehung um die Sonne Innere Kräfte (Hitze, kinetische Energie) Aus Bailey 1998

9 Klimazonen allein durch die Sonnenstrahlung ergäbe sich eine Klimazonierung entlang der Breitengrade Aus Bailey 1998

10 Klimazonen

11 Klimazonen Klassifikation anhand von Klimakenngrößen: Mittlerer Jahresniederschlag Mittlere Jahrestemperatur Aus Bick (1998)

12 Klimazonen Klimatypensystem nach Walther & Lieth (1967): 9 Zonobiome (Großlebensräume) der Erde 1) Zone der tropischen Regenwaldgebiete 2) Zone der tropisch-subtropischen Regenzeitenwälder und Savannen 3) Zone der heißen Wüsten und Halbwüsten 4) Zone mediterraner Hartlaubwälder 5) Zone der Lorbeerwälder (Laurophyllenzone) 6) Zone der sommergrünen Wälder (nemoral o. kühl-temperat) 7) Zone der winterkalten Steppen, Halbwüsten und Wüsten 8) Zone der winterkalten Nadelwaldgebiete (Taiga) 9) Zone der Tundren und polare Wüsten

13 Klimazonen Aus Schultz 2000

14 Klimazonen Sonderfälle: Extrazonale Vegetation: Orobiome Gebirge sind über alle Großlebensräume verteilt und zeigen durch die Vertikalstreckung eine Höhenzonierung Azonale Vegetation: zonale Vegetation kann auf großen Flächen weitgehend fehlen, wenn Klimafaktoren durch andere Einflussfaktoren (z.b. Bodenverhältnisse) überlagert werden

15 Ökozonale Gliederung Aus Schultz 2000

16 Ökozonale Gliederung Bereiche Meer Meeresküste Prägende Faktoren Wassertiefe, Untergrund, Küstennähe Substrat Süßwasser Strömung, Größe u. Tiefe des Wasserkörpers, Umland Land Klima Vegetation

17 Klimazonen Vegetationsprofil durch die mittleren Ostalpen (Nach Mayer, 1974). Entnommen aus

18 Ökozonale Gliederung Ökozonen (nach Schultz 2000) Festlandsanteil in % Polare/ subpolare Zone 14,8 Boreale Zone 13,1 Feuchte Mittelbreiten 9,7 Trockene Mittelbreiten 11,1 Winterfeuchte Subtropen 1,7 Immerfeuchte Subtropen 4,0 Tropisch/ subtropische Trockengebiete 20,8 Sommerfeuchte Tropen 16,4 Immerfeuchte Tropen 8,4

19 Aus Schultz 2000

20 Energieeinstrahlung Globalstrahlung ( nm) photosynthetisch aktive Strahlung ( nm) ca. 45 bis 50 % Aus Schultz 2000

21 Strahlungsausnutzung Aus Schultz 2000

22 Produktion Aus Smith & Smith 2009

23 Produktion Aus Smith & Smith 2009

24 Biomasse, Produktion, Produktivität Biomasse (standing crop): zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhandene Menge an organischem Material [Masse oder Energieeinheiten/Fläche] Produktion: Gewinn an Biomasse/Energie pro Fläche in einer bestimmten Zeit [z.b. kj ha -1 a -1 ] Produktivität: pflanzliche Produktion in Bezug zur Strahlungsenergie

25 Produktion Aus Smith & Smith 2009

26 Produktion Aus Smith & Smith 2009

27 Niederschläge Aus Nentwig et al. 2007

28 Produktion Aus Smith & Smith 2009

29 Produktion Aus Smith & Smith 2009

30 Produktion Aus Schultz 2000

31 Produktion Aus Smith & Smith 2009

32 Produktion Aus Smith & Smith 2009

33 Energiefluss = Herbivorennahrungskette = Destruenten- Aus Smith & Smith 2009

34 Energiefluss Aus Smith & Smith 2009

35 Energiefluss Aus Smith & Smith 2009

36 Energiefluss P = Produktion I = Input A = Assimilierter Nahrungsteil I/P n-1 = Konsumptionseffizienz (K) A/I = Assimilationseffizienz (A) P n /A = Produktionseffizienz (P) Aus Smith & Smith 2009

37 Energiefluss Aus Smith & Smith 2009

38 Energiefluss (Bick 1998)

39 Energiefluss Aus Smith & Smith 2009

40 Aus Smith & Smith 2009

41 Bevölkerungsdichte US Department of Agriculture 2001

42 Aus Smith & Smith 2009

43 Biogeochemische Kreisläufe Aus Smith & Smith 2009

44 Aus Smith & Smith 2009

45 Aus Smith & Smith 2009

46 Vegetation Aus Schultz 2000

47 Vegetation Aus Schultz 2000

48 Aus Smith & Smith 2009

49 Aus Smith & Smith 2009

50 Vegetation Aus Schultz 2000

51 Artenvielfalt Mutke & Barthlott (2005)

52 Artenvielfalt Aus Smith & Smith 2009

53 Artenvielfalt Aus Smith & Smith 2009

54 Biogeographie Aus Schultz 2000

55 Landnutzung Aus Schultz 2000

56 Dynamik und Regulation Ökosysteme als dynamische Systeme (Energiefluss, Stoffflüsse, Populationsdynamik) ökologisches Gleichgewicht Sukzession: Primärsukzession (Neubesiedlung) Sekundärsukzession (Wiederherstellungsprozesse) Mosaik-Zyklus-Sukzession Störeffekte Elastizität

57 Aus Smith & Smith 2009

58 Vergleich der Ökozonen Aus Schultz 2000

59 Quellen Bailey, R.G. (1998): Ecoregions - the ecosystem geography of the oceans and continents. Springer, New York. Bick, H. (1998): Grundzüge der Ökologie. Gustav Fischer, Stuttgart. Mayer, H. (1974): Die Wälder des Ostalpenraums. Gustav Fischer, Stuttgart. Mutke, J. & Barthlott, W. (2005): Patterns of vascular plant diversity at continental to global scales. Biologiske Skrifter 55: Nentwig, W., Bacher, S. & Brandl, R. (2007): Ökologie kompakt. Spektrum, Berlin. Schultz, J. (2000): Handbuch der Ökozonen. Ulmer, Stuttgart. Smith, T.M. & Smith, R.L. (2009): Ökologie. Pearson Studium, München. Walther, H. & Lieth, H. (1967): Klimadiagramm-Weltatlas. Fischer, Jena.