Grundlagen + Savannen

Question 1

Was sind 2 wichtigsten Faktoren von Trockengebieten?

Answer 1

• Wasser ist der kontrollierender Faktor aller Prozesse

- Niederschlag ist hoch variabel mit unvorhersagbaren Einzelereignissen

Question 2

Was ist die Definition von Trockengebieten?

Answer 2

Gebiete mit 6 Monate mit weniger als 25 mm Niederschlag/Monat
-> potenzielle Verdunstung > Niederschlag

Question 3

Wie ist die Klassifizierung von Trockengebieten?

Answer 3

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

Question 4

Wie kann man Trockengebiete Alternativ klassifizieren? Was sind hier die Werte?

Answer 4

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

Question 5

Was sind die Folgen der Bewässerung in Trockengebieten?

Answer 5

• Absinkendes und stehendes Grundwasser
• Versaltzung der Böden
• Unangemessen hohe Viehdichten (Weidedruck)
• Unangemessene Nutzpflanzen (Baumwolle)
• Bewahrung großer Flüsse die Wasser liefern

Question 6

Was sind Desinfektionsmethoden für Wasser?

Answer 6

• Solare Desinfektion
• Thermische Verfahren
• Mikrofiltration
• Chemische Verfahren (Chlor)
• Elektrolytische Verfahen (Chlorlösung)

Question 7

Wie verläuft das trad. Weidemanagment und was sind die Auswirkungen davon?

Answer 7

• dem Regen folgend
• pol. unerwünscht (Zwangsansiedlungen)
• Species shift: Selektion und Artenverarmung
• permanenter Weidedruck auf Vegetation
• Bodendegradation
• Verbuschung

Question 8

Was ist das Hauptproblem bei Trockengebieten?

Answer 8

Desertifikation

Question 9

Was ist die Definition der Desertifikation?

Answer 9

• Landdegradation in ariden, semi-ariden und subhumiden Regionen
• Nicht nur Expansion schon bestehender Wüsten

Question 10

Was sind primäre Ursachen für Desertifikation?

Answer 10

Menschliche Aktivitäten/Landnutzung

Globale Klimaveränderungen

Question 11

Was sind die Folgen von Desertifikation?

Answer 11

• 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

Question 12

Was sind typische Charakteristika von Trockengebieten?

Answer 12

• 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)

Question 13

Was sind die Schlüsselprozesse des Wasserkreislaufs?

Answer 13

• Niederschlag
• Infiltration
• Evaporation
• Transpiration
• Wasser-Vegetationsdynamik / -feedback
• Oberflächenabfluss
• > Wasserverfügbarkeit im Boden hängt davon ab

Question 14

Was sind IPCC Prognosen für Trockengebiete?

Answer 14

• 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

Question 15

Was muss bei einer Wissenschaft für die Entwicklung eines Trockengebiets beachtet werden?

Answer 15

(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

Question 16

Warum ist die Infiltration wichtig? Wovon hängt sie ab?

Answer 16

• Schutz vor Evaporation
• Stark abhängig von der Bodentextur + Intensität des Niederschlagsereignisses
• > hoher Sandgehalt günstig
• > hoher Tongehalt ungünstig

Question 17

Was ist der inverser Textur-Effekt?

Answer 17

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.

Question 18

Was ist die Ursache für den inversen Textur-Effekt?

Answer 18

1. Hauptverlust von Wasser in Trockengebieten ist die Evaporation in feuchteren Regionen. Dies führt zu einer Versickerung in tiefe Schichten
2. In sandigen Böden findet keine Kapillarbildung statt. Dies schützt vor Evaporation aus tieferen Schichten

Question 19

Wie erfolgt die Transpiration und wovon wird sie beeinflusst?

Answer 19

Verdunstung von Wasser über Spaltöffnungen
Beeinflusst von:
- Wind
- Temperatur
- Luftfeuchtigkeit
- Lichtintensität

Question 20

Wie haben sich Pflanzen an Hitze und Wassermangel angepasst?

Answer 20

• C3 -> C4 (v.a. Gräser) Pflanzen: Speicherung von CO2 und somit längerer Verschluss der Spaltöffnungen
• > Trade-off zwichen Verfügbarkeit von H2O und CO2

Question 21

Wie beeinflusst die Vegetationsdecke die Hauptkomponenten des Wasserkreislaufs? Und umgekehrt?

Answer 21

• 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!

Question 22

Feuer treten natürlicherweise in Trockengebieten auf. Warum ist das so?

Answer 22

Regenzeit: Produktion von Biomasse/Brennstoff

• > Trockenzeit: Austrocknung/Brennbarkeit steigt
• > Beginn der nächsten Regenzeit: Stürme und Gewitter
• > Feuer

Question 23

Wann sind Feuer intensiver?

Answer 23

Feuer werden häufiger und intensiver mit steigendem mittleren Jahresniederschlag
-> je mehr Niederschlag in der Regenzeit fällt, desto mehr Grasbiomasse steht dem Feuer zur Verfügung

Question 24

Wie hat sich die Vegetation dem Feuer angepasst?

Answer 24

• dicke Rinde / Borke
• Resprouting
• Dormanz/feuerfeste Samen
• Blüte nach Feuer
• geschützt liegende Meristeme

Question 25

Was sind die Effekte von Feuer auf die Vegetation?

Answer 25

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

Question 26

Was ist das grundsätzliche Muster der Savanne?

Answer 26

Matrix aus perennierenden Gräsern mit vereinzelten Bäumen und Sträuchern

Question 27

Was ist die “Savannen-Frage”?

Answer 27

Wie koexistieren Bäume und Sträucher langfristig?

Befinden sich Savannen im Gleichgewicht oder sind sie instabil?

Question 28

Was ist die “Two-Layer-Hypothesis”?

Savanne als Gleichgewichtssystem

Answer 28

• 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

Question 29

Was sind Probleme mit: Savanne als Gleichgewichtssystem und der 2-Layer-Hypothesis?

Answer 29

• 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

Question 30

Wie funktioniert eine Savanne als Nicht-Gleichgewichts-System?

Answer 30

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.

Question 31

Wie wirkt sich die Variabilität des Niederschlags auf die Vegetation aus?

Answer 31

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)

Question 32

Was ist der demographischer Flaschenhals?

Answer 32

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

Question 33

Wodurch könnte es zu einer weiteren Verengung des Flaschenhalses bei der Rekrutierung von Savannenbäume kommen?

Answer 33

Durch Feuer!

Question 34

Wozu könnte das Zusammenspiel von Feuer und Wasser genutzt werden?

Answer 34

Als Werkzeug für den Landnutzer um die Zunahme holziger Vegetaion (Verbuschung) zu unterdrücken und das System zu stabilisieren.

Question 35

Was ist das Gulliver Syndrom?

Answer 35

• Je öfter es brennt, umso länger bleiben Bäume ‘Zwerge’

- Individuelle Bäume müssen in die Höhe wachsen um den Einflussbereich des Feuers zu entwachsen.

Question 36

Was bestimmt den Flaschenhals in feuchteren und trockeneren Savannen?

Answer 36

Trocknere Savannen (650 mm): Feuer spielt zunehmend eine zentrale Rolle

Question 37

Was ist der heutiger Stand der Wissenschaft bezgl. Savannen?

Answer 37

• 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

Question 38

Was sind die wichtigsten Prozesse die in Savannen stattfinden?

Answer 38

• Verfügbarkeit von Wasser
• Feuer
• Herbivorie
• Nährstoffverfügbarkeit
• räuml. Prozesse (Samenverfügbarkeit)