Grundlagen + Savannen Flashcards
Was sind 2 wichtigsten Faktoren von Trockengebieten?
- Wasser ist der kontrollierender Faktor aller Prozesse
- Niederschlag ist hoch variabel mit unvorhersagbaren Einzelereignissen
Was ist die Definition von Trockengebieten?
Gebiete mit 6 Monate mit weniger als 25 mm Niederschlag/Monat
-> potenzielle Verdunstung > Niederschlag
Wie ist die Klassifizierung von Trockengebieten?
Niederschlagsmenge/a Hyper arid/Extrem arid: weniger als 60 - 100mm Arid: 60-100mm - 150-250mm Semi-arid: 150-250mm - 250-500mm Dry subhumid: 250-500mm - 1000-1500mm
Wie kann man Trockengebiete Alternativ klassifizieren? Was sind hier die Werte?
Aridity Index:
mittl. jährl. Niederschlag/mittl. jährl. pot. Evaporation
Hyper arid: weniger als 0.05
Arid: 0.05 - 0.2
Semi-arid: 0.2 - 0.5 (Grenze: Landwirtschaft, Vieh)
Dry-subhumid: 0.5 - 0.65
Was sind die Folgen der Bewässerung in Trockengebieten?
- Absinkendes und stehendes Grundwasser
- Versaltzung der Böden
- Unangemessen hohe Viehdichten (Weidedruck)
- Unangemessene Nutzpflanzen (Baumwolle)
- Bewahrung großer Flüsse die Wasser liefern
Was sind Desinfektionsmethoden für Wasser?
- Solare Desinfektion
- Thermische Verfahren
- Mikrofiltration
- Chemische Verfahren (Chlor)
- Elektrolytische Verfahen (Chlorlösung)
Wie verläuft das trad. Weidemanagment und was sind die Auswirkungen davon?
- dem Regen folgend
- pol. unerwünscht (Zwangsansiedlungen)
- Species shift: Selektion und Artenverarmung
- permanenter Weidedruck auf Vegetation
- Bodendegradation
- Verbuschung
Was ist das Hauptproblem bei Trockengebieten?
Desertifikation
Was ist die Definition der Desertifikation?
- Landdegradation in ariden, semi-ariden und subhumiden Regionen
- Nicht nur Expansion schon bestehender Wüsten
Was sind primäre Ursachen für Desertifikation?
Menschliche Aktivitäten/Landnutzung
Globale Klimaveränderungen
Was sind die Folgen von Desertifikation?
- Verlust von Nutzfläche (12 Mill ha/a), haupt. Afrika + China
- Jährlicher Rückgung des Einkommens um 2 %/Kopf
- Zunehmend Armut
- Umweltflüchtlinge, Migration in Städte, über pol. Grenzen
(50 - 150 Millionen Menschen wegen Umweltprobleme) - Sahara wandert jährlich südwärts
Was sind typische Charakteristika von Trockengebieten?
- Ereignisgetriebene Systeme, v.a. durch Niederschläge
- Abundanz von Arten zeigen hohe Variabilität in der Reaktion auf Niederschläge
- Niederschläge sind hoch variabel in Zeit und Raum
- Prozesse finden auf großen Zeitskalen statt (Jahrzehnte)
Was sind die Schlüsselprozesse des Wasserkreislaufs?
- Niederschlag
- Infiltration
- Evaporation
- Transpiration
- Wasser-Vegetationsdynamik / -feedback
- Oberflächenabfluss
- > Wasserverfügbarkeit im Boden hängt davon ab
Was sind IPCC Prognosen für Trockengebiete?
- Temperaturanstieg: 5 - 7 ° C bis 2071-2100
- Rückgang von Niederschlägen: 5-20% bis 2100
- Anstieg von Niederschlägen: Gobi Wüste 10-15%
- Verschärfung des Problems: Gletscherschmelze
Was muss bei einer Wissenschaft für die Entwicklung eines Trockengebiets beachtet werden?
(i) Ökologische und soziale Aspekte eng verknüpft, auch ökologisches Management und ökonomische Lebensgrundlage −> ‚Coupled Human‐Environmental Systems (H‐E systems)‘
(ii) Langsame Dynamiken benötigen langfristige Strategien
(iii) Nichtlineare Prozesse und Nicht‐Gleichgewichtssysteme; multiple Schwellen (thresholds) und ökol. Zustände
(iv) Skalenübergreifende Prozesse wichtig
(v) Lokales ‚tradiertes‘ Umweltwissen ist wertvoll
Warum ist die Infiltration wichtig? Wovon hängt sie ab?
- Schutz vor Evaporation
- Stark abhängig von der Bodentextur + Intensität des Niederschlagsereignisses
- > hoher Sandgehalt günstig
- > hoher Tongehalt ungünstig
Was ist der inverser Textur-Effekt?
In trockenen Gebieten gibt es mehr Vegetation auf sandigen Böden.
In Regionen mit höheren Niederschlägen gibt es mehr Vegetation auf feineren/Ton-haltigen/lehmigen Böden.
Was ist die Ursache für den inversen Textur-Effekt?
- Hauptverlust von Wasser in Trockengebieten ist die Evaporation in feuchteren Regionen. Dies führt zu einer Versickerung in tiefe Schichten
- In sandigen Böden findet keine Kapillarbildung statt. Dies schützt vor Evaporation aus tieferen Schichten
Wie erfolgt die Transpiration und wovon wird sie beeinflusst?
Verdunstung von Wasser über Spaltöffnungen Beeinflusst von: - Wind - Temperatur - Luftfeuchtigkeit - Lichtintensität
Wie haben sich Pflanzen an Hitze und Wassermangel angepasst?
- C3 -> C4 (v.a. Gräser) Pflanzen: Speicherung von CO2 und somit längerer Verschluss der Spaltöffnungen
- > Trade-off zwichen Verfügbarkeit von H2O und CO2
Wie beeinflusst die Vegetationsdecke die Hauptkomponenten des Wasserkreislaufs? Und umgekehrt?
- OF erhöht durch Rauhigkeit der Oberfläche
- Infiltration erhöht durch Mikroporen entlang Sproß-Wurzel-Achse
- Evaporation sinkt durch Beschattung und Windschutz
- Transpiration steigt
Dynamik und Verteilung des Bodenwassers beeinflusst auch die Zusammensetzung der Vegetation (Bäume wurzeln tiefer als Kräuter)
-> Komplexes und dynamisches System mit Rückkopplungen!
Feuer treten natürlicherweise in Trockengebieten auf. Warum ist das so?
Regenzeit: Produktion von Biomasse/Brennstoff
- > Trockenzeit: Austrocknung/Brennbarkeit steigt
- > Beginn der nächsten Regenzeit: Stürme und Gewitter
- > Feuer
Wann sind Feuer intensiver?
Feuer werden häufiger und intensiver mit steigendem mittleren Jahresniederschlag
-> je mehr Niederschlag in der Regenzeit fällt, desto mehr Grasbiomasse steht dem Feuer zur Verfügung
Wie hat sich die Vegetation dem Feuer angepasst?
- dicke Rinde / Borke
- Resprouting
- Dormanz/feuerfeste Samen
- Blüte nach Feuer
- geschützt liegende Meristeme
Was sind die Effekte von Feuer auf die Vegetation?
Gräser und Kräuter:
- verlorene Biomasse wird schneller aufgebaut
- häufig verbrennt tote Biomasse am Ende der Trockenzeit
Bäume und Sträucher:
- wachsen sehr langsam
- “topkill”- Vernichtung der gesamten oberirdischen Biomasse!!!
- Junge Bäume und Keimlinge sind vor allem betroffen
Was ist das grundsätzliche Muster der Savanne?
Matrix aus perennierenden Gräsern mit vereinzelten Bäumen und Sträuchern
Was ist die “Savannen-Frage”?
Wie koexistieren Bäume und Sträucher langfristig?
Befinden sich Savannen im Gleichgewicht oder sind sie instabil?
Was ist die “Two-Layer-Hypothesis”?
Savanne als Gleichgewichtssystem
- Wasser ist der limitierende Faktor für Gräser und Bäume
- Konkurrenz: Gräser sind in der oberen Bodenschicht überlegen während Bäume in tieferen Bodenschichten den Zugang zum Wasser haben
- > Savanne ist stabil; Störungen versetzen sie von einem in den nächsten stabilen Zustand
Was sind Probleme mit: Savanne als Gleichgewichtssystem und der 2-Layer-Hypothesis?
- Einnischung der Vegetation nur bedingt belegt
- Umwelt raum-zeitlich heterogen (Nährstoffe, Boden, Niederschläge, Beweidungseffekte, Feuer)
- Räumliche Prozesse spielen eine große Rolle (Samenausbreitung, Beweidung)
- Zeitliche Variabilität des N’schlags spielt eine Rolle
- Zufallsprozesse sind entscheidend (Dürren, Feuer)
-> 2-layer-hyp: hilfreich, aber nicht die ganze Wahrheit
Wie funktioniert eine Savanne als Nicht-Gleichgewichts-System?
Bottom-up und top-down Kontrolle des Systems:
- > Gräser oder Bäume würden das System dominieren, gäbe es nicht externe Faktoren die die Koexistenz vermitteln würden.
- > Bsp: Dürren, Feuer, Herbivorie, räuml. Heterogenität, schwankende Wasserverfügbarkeit.
Wie wirkt sich die Variabilität des Niederschlags auf die Vegetation aus?
Sie kann zu mehrjährigen Extremereignissen führen.
- Dürren: große Sterbeereignisse, starker Rückgang der Vegetationsbedeckung (v.a. Gräser)
- Serie überdurchschnittl. Regenjahre: massenhafte Keimung und Etablierung von Individuen (v.a. Bäume)
Was ist der demographischer Flaschenhals?
Bsp: Keimlinge der Bäume sind in den ersten Jahren extrem sensitiv gegenüber Trockenheit
- > führt zu ein potentieller Mechanismus für Koexistenz
- > nur bestimmte Arten kommen am anderen Ende raus
Wodurch könnte es zu einer weiteren Verengung des Flaschenhalses bei der Rekrutierung von Savannenbäume kommen?
Durch Feuer!
Wozu könnte das Zusammenspiel von Feuer und Wasser genutzt werden?
Als Werkzeug für den Landnutzer um die Zunahme holziger Vegetaion (Verbuschung) zu unterdrücken und das System zu stabilisieren.
Was ist das Gulliver Syndrom?
- Je öfter es brennt, umso länger bleiben Bäume ‘Zwerge’
- Individuelle Bäume müssen in die Höhe wachsen um den Einflussbereich des Feuers zu entwachsen.
Was bestimmt den Flaschenhals in feuchteren und trockeneren Savannen?
Trocknere Savannen (650 mm): Feuer spielt zunehmend eine zentrale Rolle
Was ist der heutiger Stand der Wissenschaft bezgl. Savannen?
- inherent instabiler Mix aus Gräsern und Bäumen der durch versch. Puffermechanismen in Systemgrenzen gehalten wird.
- top-down (Feuer, Beweidung, Klima) und bottom-up (Ressourcenlimitierung & Konkurrenz) bestimmen Veg’dynamik auf versch. raum-zeitl. Skalen
Was sind die wichtigsten Prozesse die in Savannen stattfinden?
- Verfügbarkeit von Wasser
- Feuer
- Herbivorie
- Nährstoffverfügbarkeit
- räuml. Prozesse (Samenverfügbarkeit)
