Ökozonen - Mitschrift bei G.K. Lieb

Ökozonen

Vorlesung bei G.K. Lieb – Wintersemester 2008

Einführung

Theoretische Grundlagen, Probleme u Bedeutung zonaler Gliederung

Definition Zone: Territorium das sich breitenkreisparallel hinzieht. Dieser Begriff sollte exakt dafür verwendet werden, Höhenstufen sind z.B. keine Zonen!

Warum Untersuchung nach Zonen? Es gibt eine Veränderung der Strahlung vom Äquator hin zu den Polen. Diese Regelhaftigkeit ist mathematisch zu berechnen. Viele Sonderregelungen stören jedoch dieses recht einfache Modell, daher ist die Temperatur nicht nach mathematischen Formeln zu berechnen.

Beispiel einer Zone: Subtropen oder Boreale Zone

9 Ökozonen werden unterschieden, jedoch muss dafür eine starke Generalisierung dieser Zonen vorgenommen werden.
Wichtig ist immer zu unterschieden welche Bedingungen an das Ökosystem geknüpft sind, und welche nicht. Die Küstenform z.B. ist eine azonale Erscheinung.

Grundproblem einer ökozonalen Gliederung

Grundanliegen: Die Erde soll in Ökozonen gegliedert werden, und zwar aufgrund der Abwandlung der Strahlungsintensitäten. Nach dem Modell von Schulz gibt es 9 Einheiten. Arbeitet man nur mit 9 Zonen so muss man sehr viel von der geographischen Realität ausblenden. Die Ökozonen sind daher sehr stark modellhaft zu sehen, und nicht als Realität, da diese viel komplexer ist.

Mit dem Ökozonen Modell ist die Natur draußen kaum zu erklären.
Wozu dann Ökozonen wenn man vor Ort nichts erklären kann? Es geht um ein naturräumliches Ordnungsmuster, es soll ein Gliederungskonzept für die gesamte Erde angeboten werden. Das Zonenmodell soll eine Erstinformation geben über Faktoren die sich wirklich Zonal ändern. Dazu zählen z.B. die Globale Zirkulation, die hygrothermischen Bedingungen, das Relief und die Morphodynamik, die Gewässer und die Böden.

Wirkliche Probleme der Gliederung sind:
1) Die kleinräumige Vielfalt erschwert die Zusammenfassung zu übergeordneten Einheiten. Es geht nur darum, was wirklich charakteristisch für die einzelnen Zonen. Bsp. Charakteristisch für die Subtropen ist die klimatische Situation – heiße trockene Sommer, kühle und feuchte Winter. Die Pflanzenwelt stellt sich auf diese Bedingungen ein: Hartlaubigkeit, Verdunstungsschutz, (Wolfsmilchgewächse).

Es müssen also jene Dinge herausgearbeitet werden die für die gesamte Zone gelten, der kleinräumigen Vielfalt kann man nicht gerecht werden. Man arbeitet im Maßstabsbereich Kontinental bzw. Global.
Grundbegriffe zum Maßstabsbegriff:
Maßstabsebene / Dimensionen

·        topisch - der Ökotop (Hochmoor, Durchmesser cm bis 100 Meter)

·        chorisch – Ökochore (Gipfelplateau, Murauen – 100m bis 100km Ausdehnung

·        regionisch – Region (Gesamte Alpen)

·        zonisch – Ökozonen

·        geosphärisch – Gesamte Erde

2) Viele Erscheinungen die in den Zonen wirken, haben mit diesen selbst nichts zu tun. Bsp. Geologie hat mit der Zone nichts zu tun. Das Gestein beeinflusst aber die Erscheinungen vor Ort z.B. den Boden.

3) Es gibt keine Grenzen zwischen den Ökozonen – alle Grenzen sind fließend. Es gibt Übergangsbereiche die Ökotone genannt werden.

4) Einflüsse aus der Vorzeit z.B. das Relief wirken noch heute auf die Ökozonen hinein. Es ist schwer herauszufiltern was Zonentypisch ist. Da jedoch das Klima der Hauptfaktor der Ökozonen ist und dieses nicht aus der Vorzeit beeinflußt wird, ist dieses Problem eher gering.

5) Quantifizierungen sind sehr schwer möglich in diesem Maßstabsbereich.

6) Es muss streng darauf geachtet werden ob Erscheinungen zonal oder azonal sind: Zonal = Aus dem Ökosystem heraus erklärbar. Extrazonale Bedingungen wirken obwohl sie nicht zur Ökozone gehören. Bsp. Oase in der Wüste, hier gibt es genug Wasser, Pflanzen wachsen, obwohl dies nicht zu dieser Ökozone gehört. Extrazonale Erscheinungen müssen mit betrachtet werden.
Azonal – Bedingungen sind für KEINE Zone typisch.

Z.b. Die Küste hat keine Beziehung zu irgendeiner Ökozone, sie entsteht aus örtlichen Sonderbedingungen und werden in den Ökozon.....[Volltext lesen]

Mittelbreiten: Sonnenstand variiert sehr stark je nach Jahreszeit. Hoher Strahlungsgewinn im Sommer kontrastiert mit niedrigem Strahlungsgewinn im Winter. Tageslänge variiert auch sehr stark – lange Tage im Sommer, kurze im Winter. (Stockholm: Sonne geht um 15 Uhr unter Anfang November). Thermische Jahreszeiten sind nun wichtig.
Fläche 265,2 Millionen km² - 52% der Erdoberfläche

Polargebiete: An einem Tag im Jahr geht die Sonne sicher nie auf oder nie unter (Polarnacht, Polartag). Lange finstere Winter und lange helle Sommer entstehen. Maximaler Einfallswinkel der Sonne liegt bei 47 Grad.
Fläche: 42,4 Mio. km² = 8,2% der Erdoberfläche

Abbildung: Jahressumme der Globalstrahlung.

Die tellurische Gliederung der Erde

Tellurisch = Verteilung von Kontinenten und Ozeanen

Fläche der Kontinente

Fläche der Ozeane

Eine Möglichkeit der tellurischen Untersuchung ist die Verteilung von Land und Meer bezogen auf die Breitenlage.

Erste Besonderheit: Im Südpolargebiet sind zurzeit 100% Landfläche. Dies ist auch die Ursache für die derzeitige Eiszeit, da Landmassen eine dickere Eisfläche ausbilden können.

Zwischen 50 und 60 Breitenkreis südlich ist dagegen so gut wie keine Landmasse zu finden. Dies hat vor allem Auswirkungen auf die Ökozonen, denn viele treten auf der Südhalbkugel nicht auf – wie z.b. der boreale Nadelwald.

Die Südhalbkugel hat nur 19% Landflächen, der Norden verhältnismäßig viel mehr.
Es ist also eine Trennung nach Wasserhalbkugel und Landhalbkugel möglich (der Pol dieser Landhalbkugel liegt irgendwo in Frankreich, wenn man die Erdkugel so dreht dass sich die meisten Landflächen auf einer Hälfte befinden)

JE stärker der Einfluss des Meeres ist, desto maritimer bzw. ozeanischer ist nun das Klima. Je zentraler ein Gebiet im Land liegt, desto kontinentaler ist das Klima.

Kontinentales Klima
relativ geringe Luftfeuchtigkeit und geringe Bewölkung = starke Einstrahlung im Sommer, und damit starke Erwärmung. Das führt zu hohen Temperaturmaxima im Sommer.
Im Winter und in der Nacht ist dagegen wegen der fehlenden Bewölkung die effektive Ausstrahlung sehr gering, der Boden kühlt daher stark aus. Die Minima sind daher im kontinentalen Klima sehr tief.

Das Kontinentale Klima hat daher sehr hohe Temperaturgegensätze. Grundsätzlich ist das Niederschlagsniveau geringer, die Maxima liegen in der warmen Jahreszeit aufgrund von konvektiven Prozessen. Der Gegensatz zwischen Niederschlagsreichen und Niederschlagsarmen Monaten ist sehr stark

Ozeanisches Klima

Viel Bewölkung und Luftfeuchtigkeit. Die Einstrahlung wird blockiert, und daher sind die Maxima gedämpft. In der Nacht ist dies gleich, die effektive Ausstrahlung vom Boden wird durch die Wolkendecke gedämpft. Die Temperaturminima sind daher in der Nacht und im Winter weniger stark. Ausgeglichene Niederschlagsgänge sind auch ein Kennzeichen des ozeanischen Klimas, mit Maxima im Winter.

Abiotische Geoökofaktoren

Globale Zirkulation und Klimate der Erde

Verhältnisse in der freien Atmosphäre:
Am Äquator ist es wärmer als an den Polen (Einstrahlungswinkel)

Der Luftdruck ist in der freien Atmosphäre (Höhe) in warmer Luft höher als in kalter Luft – Warum?: Warme Luft dehnt sich aus
Der Gegensatz dieses Luftdruckunterschiedes ist in den gemäßigten Breiten am höchsten. An den Polen ist nämlich genauso wie am Äquator die Einstrahlung über viele .....

Grobe Gliederung nach den Köppen-Geiger Klimate. Diese Gliederung bezieht sich rein auf gemessene Klimawerte, nicht auf die Genese des Klimas selbst

A = Tropisches Regenklima, der kälteste Monat ist wärmer als 18 Grad

B = Trockenklimate: Werden nach der Ariditätsformel (Trockengrenzformel) definiert

C = Warmgemässigte Regenklimate. Kältester Monat ist Wärmer als -3 Grad, aber Kälter als 18 Grad

D = Schnee/ Waldklima: Wärmstes Monatsmaximum ist über 10 Grad, kältestes Monatsminimum ist unter -3 Grad

E = Schneeklimate: Wärmstes Monatsmittel ist kleiner als 10 Grad. Damit befindet man sich außerhalb der Waldgrenze.

f = ganzjährig feucht
w = wintertrocken
s = sommertrocken
S = Steppenhaft
W = Wüstenhaft
T = Tundra- Vegetation ist möglich
F = Frost = Vegetationsfrei

Die hygrothermischen Bedingungen

Planetarische Abnahme der Temperaturen

Die jahreszeitlichen Gegensätze werden größer je näher man den Polen kommt. Ab einer gewissen mittleren Temperatur des wärmsten Monats ist keine Photosynthese mehr möglich – klassisch sind dies 5° Celsius.

Globale Verteilung: z.b. von Schönwiese 1994. Jahresmittel der bodennahen Lufttemperatur ist im wesentlichen Breitenkreisparallel. In manchen Gebieten gibt es aber starke Auslenkungen (Europa). Im Jänner verschieben sich diese Isothermen sehr stark und sind kaum mehr Breitenkreisparallel, sie sind Zonal oder Meridional. Die Temperatur ändert sich z.b. in Europa in West-Ost Richtung viel stärker, Ursache hierfür ist der Golfstrom.

Ein Kältepol ist Sibirien. Der West-Ost Formenwandel ist im Winter in Europa stärker als der planetarische Formenwandel.
Im Juli dagegen sind die Isothermen stärker Breitenkreisparallel, der Hitzepol befindet sich in der Sahara und in Nordwestindien (Kontinentale Aufheizung).

Mittleres Monatsmittel von 5°Celsius = Vegetationsperiod.....

Die Wasserbilanz ist aber ausschlaggebend:
Niederschlag = Verdunstung + Abfluss
N = V + A

Hiermit lässt sich eine Unterscheidung nach ariden und humiden Klimata durchführen.

Hygroklimate nach Penck.

Humid = mehr Niederschlag als Verdunstung

Nival = mehr Schneefall als Abschmelze (theoretisch)

Unterteilungsmöglichkeit: Zählen der humiden und ariden Monate

Es gibt aber keine eindeutige Vorgabe wie Aridität und Humidität berechnet werden.
Einfachste Möglichkeit: Klimadiagramme von Walter

Inhalt des Walter Klimadiagrammes
Links: Stationsname, Seehöhe und Anzahl der Beobachtungsjahre

Rechts oben: Jahresdurchschnittstemperatur und Jahresniederschlagsmenge

Die Achsen werden normalerweise nicht beschriftet. Die Linke ist üblicherweise die Temperaturachse (in 10 Grad Schritten), die Rechte die Niederschlagsmenge in mm. Dabei wird die Niederschlagsachse in der Skala um die Hälfte verkürzt. Verhältnis 1:2 zwischen Temperatur und Niederschlag. (10 Grad C = 20mm Ni)

Liegt die Temperaturkurve über der Niederschlagskurve, wird die Fläche punktiert = aride Zeit

Liegt die Temperaturkurve unter der Niederschlagskurve, wird die Fläche strichliert = humide Zeit.

Mögliche Werte im Diagramm.
Zahl der Tage über 10° Celsius (in der Temperaturkurve)
Zweite Niederschlagskurve im Verhältnis 1:3 – diese wird bei Steppenklimaten oft eingefügt, denn hier funktioniert der Ariditätsindex nicht mit 1:2.

 

.....

In den gemäßigten Breiten ist vor allem das Vorzeitrelief im Vordergrund, da heute die Dynamik durch die Vegetationsbedeckung nicht mehr so groß ist. Die Vegetation stabilisiert also die Flächen, diese entstanden unter anderen Klimabedingungen (z.b. Eiszeiten, Tertiär usw.). Der antrophogene Einfluss ist sehr stark, da auch die übrigen Bedingungen sehr gut sind.

Subtropische Gebiete werden stark zerschnitten, da nach der Trockenzeit schlagartig Starkregen einsetzen. (bsp. Italien, Irak) Es entstehen sogenannte Zerrachellungsformen. Die Materialführung der Flüsse ist sehr groß (siehe Friaul)

Wüste. Hier herrschen äolische Prozesse, in semiariden Gebieten entstehen oft riesige Schwemmflächen am Rand von Gebirgen (=Fußflächen, Pedimente oder auch Glacis). Diese Flächen sind leicht geneigt, da es keine Flüsse gibt werden sie nicht zerschnitten.

Sommerfeuchte Tropen: Äbblätterung durch starke Temperaturgegensätze ist typisch, äolischer Abtrag herrscht auch hier vor. In der Regenzeit fließt das Wasser flächenhaft ab und Ebnet das Relief ein. Inselberge bleiben als Erosionsreste bestehen.

Tropen: Zerschneidung herrscht hier auch wegen der vielen Niederschläge in den Gebirgen.

Gewässer

Die Komponenten des Wasserkreislaufes:

Niederschlag - fest - flüssig

Verdunstung Evaporation - Transpiration

Abfluss Oberflächen Grundwasser

Feuchtigkeitstransport

Kondensation

Interzeption

Infiltration Haftwasser Porenwasser Grundwasser

Eis Kalbung

Feldkapazität: Ist das Wasser das zwischen den Bodenteilchen gehalten wird. Der Teil der für Pflanzen verfügbar ist wird Nutzbare Feldkapazität genannt.

Für den Wasserkreislauf gibt es keine Ökozonale Unterscheidung, global gelten die gleichen Grundgesetzte.

Die Böden

Boden ist die Schicht an der Erdoberfläche welche durch Verwitterung an der Oberfläche der Erde durch Umwandlung von Pflanzenresten, Tieren und Gesteinsschichten entstanden ist.

Die Pedosphäre ist die dünnste Schicht aller Sphären, trotzdem ist sie die Entscheidendste da hier wichtige Austau.....

·        Verlagerungsprozesse

·        Kationenaustauschkapazität

Was ist alles drinnen im Boden?

·        Mineralische Substanzen

·        Organische Substanzen, man unterscheidet dabei zwei Gruppen. Die Lebende Substanz, also das Bodenleben (Edaphon), Bakterien, Pilze, Algen, Würmer – und als zweites die tote organische Substanz = Humus.

·        Bodenwasser: In Form von Haftwasser, Porenwasser

·        Bodenluft

Austauschprozesse im Boden

Konsumenten

Negro
massen Pflanzen

Destruenten

Fressen tote Mineralstoffe

Org. Stoffe

Kationenaustausch

Chemische Prozesse im Boden bewirken dass Aus Muttergstein Tonminerale gelöst werden.

Tonmineralbildung = Neubildung von Tonmineralien. Diese solltn so viele wie möglich Schichten haben, damit ihre Oberfläche größer ist. Je größer die Oberfläche ist, desto mehr Kationen sich anbinden können.

Dieser Prozess lässt sich als Kationenaustauschkapazität definieren.

CentiMol cmol (+) pro kg: Sie ist das Verhältnis von Atomgewicht und Ladungszahl.

Kantionenaustauschkapazität = Wieviele Pflanzenverfügbare Nährstoffe können im Boden gespeichert werden.

Die KAK ist sehr stark abhängig von den Ökozonalen Bedingungen. Siehe Blatt 4 – Böden.

Die KAK ist vor allem in den gemäßigten Breiten sehr hoch. Die Tropen sind daher an sich von der Kationenaustauschkapazität au.....