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Beschreiben sie die 4 Hauptdienstleistungen der Ökosysteme und mindestens je drei konkrete Ökosystemdienstleistungen dazu.
Ökosysteme…
Basisleistungen (manchmal auch unterstützende Leistungen genannt) Grundlegende Leistungen der Ökosysteme, die der Mensch nicht direkt in Anspruch nimmt, die aber alle anderen Leistungen überhaupt erst möglich machen, wie Bestäubung, Primärproduktion, Sauerstoffproduktion, Bodenbildung und -fruchtbarkeit, die Aufrechterhaltung der Nährstoffkreisläufe und des Wasserkreislaufs.
Versorgungsleistungen Produkte, die aus Ökosystemen gewonnen werden, wie Nahrungsmittel, Wasser, Holz/Rohstoffe, Energieträger, Medizin Versorgung mit Nahrung, Heilmitteln, Holz, Fasern, genetischen Ressourcen: Zahlreiche Güter wie Nahrungsmittel, Trinkwasser, Energieträger, Kleidungsfasern, Baumaterialien oder medizinische Wirkstoffe existieren nur dank der Vielfalt der Organismen. Die genetischen Ressourcen sind die Grundlage für die Entwicklung neuer Nutzpflanzen, Medikamente und industrieller Rohstoffe.
regulierende Leistungen Nutzen, der aus der Regulierung der Ökosysteme entsteht, wie Reinigung und Bereitstellung von Luft und Wasser, Klimaregulierung, Minderung von Überschwemmungen, Erosionsschutz, Natürliche Lebensgemeinschaften in Ökosystemen speichern CO2, sorgen für fruchtbaren Boden, schützen vor Lawinen und Hochwasser, verhindern Erosion, regulieren das Klima, halten die Luft rein, sorgen für Lärmschutz, sichern die Bestäubung von Wild- und Kulturpflanzen und schützen Kulturpflanzen vor Schädlingen.
kulturelle Leistungen Nicht-materieller Nutzen, der durch Ökosysteme gewonnen wird, wie Erfüllung ästhetischer, spiritueller und intellektueller Bedürfnisse, Beitrag zur Erholung, kulturelles Erbe, Gesundheit, Identifikation: Lebensräume mit all ihren Arten tragen zu vielfältigen Landschaften bei, mit denen sich die Menschen identifizieren. Die Erholungsleistung und die Ästhetik der Biodiversität sind beachtlich; Biodiversität macht glücklich. Schlagworte: Erholung, Tourismus, allgemeines Wohlbefinden, Standortfaktor, ästhetischer Genuss, Heimatgefühl. Biodiversität sichert unser Leben und ist von grösstem volkswirtschaftlichem Wert!
Sie kennen den Zustand der Biodiversität der Schweiz und können Kennzahlen nennen.
Der Zustand der Biodiversität in der Schweiz ist unbefriedigend. Die Hälfte der Lebensräume und ein 40% der Arten sind bedroht. Mit dem Rückgang der Artenvielfalt ist auch genetische Vielfalt verloren gegangen. Die Verluste halten auf allen Ebenen der Biodiversität an.
Die Schweiz weist von allen Industrieländern den höchsten Anteil an bedrohten Arten auf
Sie können beschreiben, weshalb die Schweiz eine grosse biologische Vielfalt beherbergt
Die Schweiz beherbergt eine grosse biologische Vielfalt. Dies ist zurückzuführen auf
• die vielfältige Topographie,
• die grossen Höhenunterschiede mit ihren klimatischen Gegensätzen,
• die extensive Nutzung des Kulturlands bis Mitte des letzten Jahrhunderts,
• die Lage im Herzen Europas.
Sie kennen die Hauptgründe für die bedrohte Biodiversität in der Schweiz
Hauptursache für den Biodiversitätsverlust ist fast immer eine Landnutzung durch den Menschen, die keine Rücksicht auf die Biodiversität nimmt. Insbesondere die Intensivierung der Land- und Forstwirtschaft und die Stadtentwicklung (Ausdehnung von Siedlungen und Verkehrsinfrastrukturen) sind grosse Treiber des Biodiversitätsverlustes. Mit der Intensivierung der Land- und Forstwirtschaft nimmt auch die traditionelle Landnutzung ab und somit gehen viel lokales und indigenes Wissen, Bräuche und Kulturen verloren. Weiter für die Abnahme der Biodiversität sind verantwortlich: die Zunahme von Tourismus- und Freizeitaktivitäten in bisher ungestörten Regionen, der Ausbau erneuerbarer Energie (bzw. der gestiegene Energiebedarf der Gesellschaft), die Zerschneidung natürlicher Lebensräume, die direkten und indirekten Auswirkungen des Klimawandels, die Art und Weise, wie natürliche Ressourcen abgebaut werden, Umweltverschmutzung und die Ausbreitung invasiver gebietsfremder Arten. All diese Gründe haben grossen Einfluss auf die Biodiversität und werden die biologische Vielfalt und die Ökosystemdienstleistungen in Zukunft weiterhin einschränken.
Sie kennen die „Tragik der Allmende“ und können mit Hilfe eigener Beispiele beschreiben, worum es sich dabei handelt.
Allmende = gemeinsam genutztes Gut (Ressource).
Nutzer:innen von frei zugänglichen Gütern tendieren dazu, die Güter zu übernutzen (weil: alle wollen Erträge maximieren) und somit zu zerstören.
Ozeane: Überfischung
Jagen von Wildtieren
Abholzung von Regenwald
Atmosphäre: Klimakrise, Ausstoss von Luftschadstoffen
Sie kennen drei Güter, welche von der Allmendeproblematik betroffen sind
Natürliche Ressourcen an denen keine exklusiven Verfügungsrechte definiert
sind, z.B.
Ozeane: Überfischung
Jagen von Wildtieren
Abholzung von Regenwald
Atmosphäre: Klimakrise, Ausstoss von Luftschadstoffen
Sie wissen, welche Faktoren das menschliche Verhalten in der Tragik der Allmende beeinflussen
Beeinflussung menschliches Verhalten
– Ökologisches/soziales Wissen:
ökologisches Wissen: Wie viele Fische/sauberes Wasser/... gibt es noch? – Wie hoch ist die Reproduktionsrate?Gehirn ist auf unmittelbares Überleben programmiert, nicht auf langfristige Entwicklungen, Einschätzen von zeitlichen Komponenten fällt uns schwer.
komplexe Systeme: dynamisch, vernetzt und meist nicht transparent àFolge: wir beginnen zu ignorieren
Soziales Wissen: Wer ist auch an der Allmende beteiligt? –Kenne ich alle persönlich?
Sind sie berechenbar und vertrauenswürdig? – Kenne ich ihre Absichten jetzt und in Zukunft?
– Eigene Motive (sehr wichtig!):Spielen eine zentrale Rolle!
Sorge, dass man den Kürzeren zieht (fear)àauch: Angst vor Veränderung –Gier (greed)
Verschiedene Zeitpräferenzen:
Gegenwart vs. Zukunft
„Lieber hab‘ ich den Spatz in der Hand als (meine Kinder) die Taube auf dem Dach“
– Rückkopplungen: Handlungen beeinflussen wiederum den Prozess selber! Wir beobachten:
Wie erfolgreich war die eigene Handlung in Bezug auf die Erreichung der eigenen Ziele? – Wie hat sich die Ressource verändert? (ökolog. Wissen) Was kann aus den Handlungen der anderen gelernt werden? (soz. Wissen) Neue Erkenntnis: Handeln in Gruppen erhöht Vertrauen in WirksamkeitWichtig: Wir müssen Erfolge in unserem Handeln erfahren, sonst sinkt die Bereitschaft, etwas wieder zu tun.
Sie können mögliche Lösungsansätze nennen, welche helfen, die Tragik der Allmende zu entschärfen (individuelle und strukturelle Ebenen)
„Strukturelle“ Lösungsmöglichkeiten
Privatisierung
– Kleinere Gruppe, Eigentümer bestraft sich selber, eigene Handlungen sichtbarer (radikale Lösung, aber meist effektiv)
Kosten des Zugangs zur Ressource à Anerkannte Instanz muss kontrollieren!
– Belohnung von umweltschonendem Verhalten
– Erhöhte Kosten für Ressourcennutzung (Besteuerung) à Internalisierung der externen Kosten
– Sanktionen für Übernutzung (vertrauensfördernd)
„Individuelle“ Lösungsmöglichkeiten
Wissen über den Zustand der Ressource
Wenn wir wissen, wie gut/schlecht es um eine Ressource steht, sind wir eher bereit, unser Verhalten anzupassen
Kommunikation/Gruppendiskussion
–Sichtbarmachen von Verhalten
-Appelle
Wenn jemand «zuschaut», sind wir eher bereit, unser Verhalten anzupassen
Gruppenzusammenhalt/Familie/Freundschaft
Wenn wir die anderen Player kennen, sind wir eher bereit, unser Verhalten anzupassen
Sie kennen relevante Belastungen des Bodens in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Bodenversiegelung/Raumnutzung, Anreicherung von Schadstoffen, Erosion und Bodenverdichtung, Eutrophierung (Nährstoffeintrag))
Erhöhte Zink und Kupfer werte in Boden: Kupfer und Zink gelangen auf Acker- und Graslandstandorten hauptsächlich mit dem Hofdünger in den Boden, im Rebbau durch Fungizideinsatz. Zink und Kupfer werden dem Tierfutter als Nahrungsergänzung und zur Leistungssteigerung beigegeben und gelangen über den Hofdünger in den Boden. Zu viel Kupfer im Boden wirkt außerdem toxisch auf wichtige Bodenorganismen wie zum Beispiel Regenwürmer.In hohen Konzentrationen wird Zink zum Bodenschadstoff und vermindert bei Pflanzen die Aufnahme von wichtigem Eisen. Pflanzen reagieren auf hohe Zinkkonzentrationen im Boden unter anderem mit Wachstumsstörungen der Wurzeln und einer gestörten Photosynthese (Eisenmangel). Bei Tieren vermindert eine hohe Zufuhr von Zink die Aufnahme der wichtigen Spurenelemente Calcium und Kupfer. Als Folge kann das Knochenwachstum gestört sein.
Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS, engl. per- and polyfluoroalkyl substances) sind eine Gruppe von schwer abbaubaren Chemikalien, die seit Jahrzehnten industriell hergestellt werden. Weltweit breit eingesetzt gelangen sie in die Umwelt und können so in der Nahrungskette sowie im Menschen nachgewiesen werden. Für den Menschen stellen sie ein mögliches gesundheitliches Risiko dar. Zu den PFAS gehören Perfluoroctansäure (PFOA), Perfluoroctansulfonsäure (PFOS), Perfluornonansäure (PFNA), Perfluorhexansulfonsäure (PFHxS) und Tausende weitere Substanzen.
Sie kennen relevante Belastungen des Bodens in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Bodenversiegelung/Raumnutzung, Anreicherung von Schadstoffen, Erosion und Bodenverdichtung, Eutrophierung (Nährstoffeintrag))
Erosion und Bodenverdichtung: Die Hauptursache für Erosion in der Schweiz ist die nicht standortgerechte landwirtschaftliche Bewirtschaftung. Besonders Ackerböden in Hanglagen mit geringer Pflanzenbedeckung sind bedroht. In gewissen Gebieten ist mit einer Zunahme der Erosion infolge des Klimawandels zu rechnen. Erosion führt zur Abtragung von wichtigen Nährstoffen und zur verunreinigung von gewässern. Bodenverdichtung nimmt dem Boden die durchlüftung, und Tier und Pflanzen sterben, Nährstoffgehalt nimmt durch abnahme der Bodenorganismen ab.
Sie kennen relevante Belastungen des Bodens in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Bodenversiegelung/Raumnutzung, Anreicherung von Schadstoffen, Erosion und Bodenverdichtung, Eutrophierung (Nährstoffeintrag))
Die Versiegelung des Bodens führt zu einem Verlust seiner ökologischen Funktionen. Laut Arealstatistik des Bundes sind die Siedlungsflächen von 1985 bis 2009 um fast ein Viertel gewachsen. Der Versiegelungsgrad (Anteil der undurchlässigen Böden, d. h. Gebäude, asphaltierte und betonierte Flächen an der Siedlungsfläche) beträgt insgesamt etwas mehr als 60 %. Die Zunahme der Siedlungsflächen fiel im gleichen Zeitraum grösser aus als das Bevölkerungswachstum.
Zudem geht die Fruchtbarkeit verloren, denn Wasser, Sauerstoff und Licht können durch die Versiegelung den Boden nicht mehr erreichen und das Bodenleben somit auch nicht mehr versorgen, es stirbt ab
Siedlungen und Verkehr bedrängen Flächen, die für eine nachhaltige Trinkwassergewinnung aus Grundwasser benötigt werden. Versiegelte Böden verringern die Neubildung von Grundwasser. Gebiete ohne genügende Filterwirkung erhöhen zudem das Risiko von Verunreinigungen. Es existieren heute kaum mehr unbebaute, nur extensiv genutzten Flächen, auf denen die erforderlichen Schutzzonen rund um Trinkwasserfassungen ausgeschieden werden können.
Sie kennen relevante Belastungen des Bodens in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Bodenversiegelung/Raumnutzung, Anreicherung von Schadstoffen, Erosion und Bodenverdichtung, Eutrophierung (Nährstoffeintrag))
Stickstoff und Phosphor in Düngermittel führen zur Eutrophierung. Die Überdüngung an Land und Wasser führt zu Artensterben. Am land können zu viele Nährstoffe die Pflanzenentwicklung stören, einige dominate arten können sich ausbreiten wärend andere Absterben. Im Wasser wird der Sauerstoffgehalt welcher die Destruenten benötigen um die Unmengen an wasserpflanzen zu verarbeiten vermindert. Andere Lebewesen wird der Sauerstoff zu knapp.
Sie kennen relevante Belastungen des Wassers in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Süsswasserverbrauch, Strukturen der Fliessgewässer, biologischer Zustand, Eintrag von Stoffen)
Viele Gewässer sind nicht mehr Natürlich. Der Mensch hat diese begradigt, gedämmt. Dies hat jedoch einige Nachteile. Deshalb werden heute Flüsse revitalisiert. Verlust der Habitate zieht Artenverlust nach sich!, Guter Hochwasserschutz,Wasserqualität kann verbessert werden durch mehr Organismen, Vernetzung Gewässern ist wichtig für weitere Organismen auch für den Mensch
Die Schweizer Fliessgewässer sind stark verbaut und in ihren natürlichen Funktionen eingeschränkt. Rund ein Viertel aller Gewässer befindet sich in einem schlechten morphologischen Zustand. Zusätzlich beeinträchtigen zahlreiche Durchgangshindernisse den Lebensraum.
Schubartige Beinflussung von Wassermenge durch Staudämme und Wasserkraftwerken beinflussen Lebensraum drastisch.
Sie kennen relevante Belastungen des Wassers in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Süsswasserverbrauch, Strukturen der Fliessgewässer, biologischer Zustand, Eintrag von Stoffen)
In der Schweiz haben unsere Heimischen Tiere mit Invasiven arten zu kämpfen welche sie verdrengen.
In den Schweizer Gewässern leben immer mehr gebietsfremde Pflanzen und Tiere. Besonders häufig sind sie in den grossen Flüssen und in einigen Seen, wo invasive Arten ganze Lebensräume stark verändern können und somit einen der Gründe für den Rückgang der Biodiversität darstellen.
Sie kennen relevante Belastungen des Wassers in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Süsswasserverbrauch, Strukturen der Fliessgewässer, biologischer Zustand, Eintrag von Stoffen)
Die Wasserqualität der Fliessgewässer hat sich seit den 1970er Jahren bezogen auf die Belastungen mit Nährstoffen stark verbessert. Der Eintrag von Mikroverunreinigungen ist die neue und zurzeit grösste Herausforderung.
Aus der Landwirtschaft und aus Kläranlagen gelangen Nährstoffe in die Fliessgewässer und das Grundwasser, wodurch das Grundwasser verunreinigt werden kann und gewisse Seen überdüngt werden. Aus denselben Quellen gelangen Rückstände von Pestiziden und Medikamenten in die Gewässer. Sie können bereits in sehr niedrigen Konzentrationen nachteilige Wirkungen auf die Wasserlebewesen haben und das Grundwasser verunreinigen. Aus diesem Grund spricht man bei diesen Stoffen auch von Mikroverunreinigungen.
Nitrat, Phosphor und VOC / Flüchtige Organische Substanzen = Giftstoffe.
Sie kennen relevante Belastungen des Wassers in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Süsswasserverbrauch, Strukturen der Fliessgewässer, biologischer Zustand, Eintrag von Stoffen)
Das Wasserangebot in der Schweiz ist im Prinzip gross und von natürlichen Faktoren wie der Witterung oder Vergletscherungsgrad abhängig. In der Schweiz sind die Wassermengen in den Fliessgewässern aber vielerorts durch die Wasserkraftproduktion beeinflusst. Als Folge des Klimawandels wird die Verfügbarkeit von Wasser in Trockenphasen künftig regional eingeschränkt sein. Das BAFU überwacht Wasserführung und Abflussregime der Schweizer Gewässer.
Siedlungen und Verkehr bedrängen Flächen, die für eine nachhaltige Trinkwassergewinnung aus Grundwasser benötigt werden. Versiegelte Böden verringern die Neubildung von Grundwasser. Gebiete ohne genügende Filterwirkung erhöhen zudem das Risiko von Verunreinigungen. Es existieren heute kaum mehr unbebaute, nur extensiv genutzten Flächen, auf denen die erforderlichen Schutzzonen rund um Trinkwasserfassungen ausgeschieden werden können.
Süsswasserverbrauch wird im Ausland getätigt wo Wasserknappheit herscht.
Sie kennen relevante Belastungen der Luft in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Luftbelastung mit Stickoxiden, Feinstaub, Ozon, Abbau der Ozonschicht)
Erhöhte Stickstoffeinträge beeinträchtigen durch Überdüngung eine Vielzahl von stickstoffempfindlichen Ökosystemen. Rund zwei Drittel der Stickstoffeinträge in empfindliche Ökosysteme stammen aus Ammoniakemissionen der Landwirtschaft, etwa ein Drittel stammt von Stickoxiden aus Verbrennungsprozessen.
Sie bewirken zum Beispiel eine Versauerung von alpinen Bergseen und höher gelegenen Flüssen, aber auch von Waldböden in allen Höhenlagen.
Erhöhte Stickstoffeinträge beeinträchtigen zudem durch Überdüngung eine Vielzahl von stickstoffempfindlichen Ökosystemen wie Wälder, artenreiche Naturwiesen und Trockenrasen, alpine Heiden, Hoch- und Flachmoore. Folgen der Überbelastung von Wäldern mit Stickstoff sind zum Beispiel die Auswaschung von Stickstoff in Form von Nitrat aus dem Waldboden ins Grundwasser sowie Veränderungen der Biodiversität.
Sie kennen relevante Belastungen der Luft in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Luftbelastung mit Stickoxiden, Feinstaub, Ozon, Abbau der Ozonschicht)
Die Belastung der Luft mit winzigen Staubteilchen (PM10 und PM2.5) hat grosse Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und ist eine Herausforderung für die Schweizer Luftreinhalte-Politik. Besonders im Winter können bei austauscharmen Wetterlagen hohe Feinstaub-Belastungen auftreten.
Feinpartikel sind ein komplexes Gemisch und bestehen aus:
- primären Partikeln, die direkt durch Verbrennungsprozesse ausgestossen werden (z.B. Dieselmotoren, Holzheizungen), durch mechanischen Abrieb von Reifen, Bremsen, Strassenbelag und Aufwirbelung entstehen oder aus natürlichen Quellen stammen.
- sekundären Partikeln, welche sich erst in der Luft aus gasförmigen Vorläuferschadstoffen (Schwefeldioxid, Stickoxide, Ammoniak, flüchtige organische Verbindungen)bilden.
Gravierende Auswirkungen auf die Volksgesundheit
Als PM10 resp. PM2.5 werden Partikel bezeichnet, deren Durchmesser weniger als 10 resp. 2.5 Tausendstel-Millimeter beträgt. Deshalb können diese Partikel tief in die feinsten Verästelungen der Lunge eindringen und von dort zum Teil in die Lymph- und Blutbahnen. Ihre zerklüftete Struktur ermöglicht eine Anlagerung von weiteren giftigen Substanzen.
Dieses Schadstoffgemisch besteht aus einer Vielzahl von chemischen Verbindungen mit teils Krebs erzeugender Wirkung z.B. Russ. Es verursacht in den Atemwegen lokale Entzündungen und kann so zu schwerwiegenden Auswirkungen auf die Gesundheit führen:
Sie kennen relevante Belastungen der Luft in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Luftbelastung mit Stickoxiden, Feinstaub, Ozon, Abbau der Ozonschicht)
sonnige, windstille Perioden im Sommer haben steigende Ozonbelastungen zur Folge. Diese Verschmutzung wirkt sich sowohl auf die menschliche Gesundheit als auch auf die Vegetation sowie Gebäude, Materialien und das Klima negativ aus.
Unten auf der Erdoberfläche, in unserer Atemluft, ist zu viel Ozon aber unerwünscht.
Schuld am bodennahen Ozon sind die beiden Vorläuferschadstoffe Stickoxide (NOX) und flüchtige organische Verbindungen (VOC), aus denen unter Einwirkung des Sonnenlichts Ozon und weiterer Schadstoffe wie zum Beispiel Formaldehyd, Peroxyacetylnitrat und Salpetersäure gebildet werden.
Hauptverursacher dieser Vorläuferschadstoffe sind
- vor allem der motorisierte Verkehr
- Industrie und Gewerbe.
Ozon ist ein aggressives Reizgas und kann aufgrund seiner geringen Wasserlöslichkeit tief in die Lungen eindringen. Als starkes Oxidationsmittel kann Ozon Zellmembranen und die oberflächenaktive Schicht in den Atemwegen angreifen. Die Folge sind Gewebeschäden, starke Reizwirkungen und Entzündungen in diesem Bereich.
Sie kennen relevante Belastungen der Luft in der Schweiz und können diese nennen, einordnen und erklären (Luftbelastung mit Stickoxiden, Feinstaub, Ozon, Abbau der Ozonschicht)
Ozon schützt vor UV-Strahlung. UV-Strahlung ist in hoher Dosis gesundheitsschädlich und kann unter anderem Hautkrebs verursachen. Das Leben von Menschen, Tieren und Pflanzen ist nur aufgrund der Ozonschicht möglich
Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW) gehören wie Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) zu den Gasen, die, wenn sie in hohen Mengen ausgestoßen werden, diesen Schutzmantel beschädigen oder zerstören können. FCKW halten das in der Stratosphäre vorhandene Ozon auf und reduzieren dadurch seine Dichte – ein Ozonloch entsteht. Rauchpartikeln in der Stratosphäre schädigen die Ozonschicht zusätzlich.
Was sind Abiotische Umweltfaktoren?
Als abiotisch werden alle Umweltfaktoren zusammengefasst an denen Lebewesen nicht erkennbar beteiligt sind.
Im Prinzip handelt es sich also um die physikalische Umwelt, die einen Einfluss auf Lebewesen hat. Überlegen Sie sich, welche Faktoren eine Wirkung auf Organismen haben (natürlich können Sie dabei auch an ihr eigenes Leben denken, auch Sie werden von abiotischen Umweltfaktoren beeinflusst).
Eine Wirkung auf Organismen haben:
Licht, Einstrahlung
Temperatur
Verfügbarkeit von Wasser und chemischen Elementen (Nährstoffen)
Boden
Feuer
Nicht vergessen: abiotische Faktoren können durch Lebewesen auch wieder verändert werden.
Was bezeichnet man als Art?
Eine Gruppe Organismen, die sich von allen anderen Gruppen von Organismen unterscheiden und sich
untereinander fortpflanzen und fruchtbaren Nachwuchs erzeugen können. Kleinste Klassifizierungseinheit für
Pflanzen und Tiere.
Achtung der Artbegriff ist kritisch zu betrachten – Sie kennen sicher "Töwe" oder "Liger", welche aus Kreuzungen von Löwen mit Tigern entstehen. In den allermeisten Fällen sind diese Individuen jedoch nicht mehr fortpflanzungsfähig.
8,7 Millionen Arten leben auf der Erde, beschrieben wurden bis heute ca. 1.9 Millionen Arten (Nentwig et al. 2017, p.7, siehe Auszug unten). Knapp 90% aller Organismen noch unbekannt, d.h. 86% der Landlebewesen und 91% der im Meer lebenden warten noch immer auf ihre Entdeckung.
Die Zahl 8,7 Mio. wurde durch eine Stammbaumanalyse ermittelt und ist die genaueste Schätzung bis anhin.
Von den 1.9 Mio bekannten, lebenden Arten gehören gut die Hälfte der Insekten an. Wir Menschen finden uns im Stamm der Chordata, der Wirbeltiere, in dem sich auch sämtliche Fische und alle anderen Säugetiere befinden. Und wie Sie sehen können, sind wir zahlenmässig recht unbedeutend…
Was ist Biomasse?
Wenn wir in der Ökologie von Biomasse sprechen, beziehen wir uns auf die Stoffmasse von Lebewesen (sowohl lebende als auch tote Biomasse).
Achtung: in der Energietechnik ist mit Biomasse nur die energetisch nutzbare Biomasse gemeint, in der Ökologie bezeichnen wir alle organischen Massen als Biomasse.
Bps. Wurzelmasse eines Baumes, Herbstlaub auf dem Boden, Weizen auf dem Feld, Masse eines Elefanten.
Was ist die Biosphäre?
Gesamtheit aller Ökosysteme, Gesamtheit der belebten Welt auf der Erde. Auch "Ökosphäre" genannt.
sphaira = Kugel, Ball
Wir werden uns mit Atmosphäre (Luft), Hydrosphäre (alles, was mit Wasser zu tun hat), Pedo-/Lithosphäre (Boden/Gestein) in weiteren Stunden vertieft beschäftigen.
Was sind Biotische Umweltfaktoren?
Als biotisch werden Umweltfaktoren zusammengefasst, an denen Lebewesen erkennbar beteiligt sind.
Sie ergeben sich aus den Wechselwirkungen zwischen einzelnen Arten. Überlegen Sie sich einige Wechselwirkungen die sie schon kennen.
Bios (griechisch) = Leben
Andere “lebende” Organismen – Wechselbeziehungen werden beschrieben als:
Nahrung
Konkurrenz
Feinddruck
Was sind Destruenten?
Zerleger. Lebewesen, welche sich von anderen toten Lebewesen (Pflanzen und Tiere) oder deren Ausscheidungen (Kot) ernähren und diese dabei in die Grundbausteine zerlegen.
Bsp.: Regenwürmer, Springschwänze, Bakterien, Pilze --> sehr, sehr viele Destruenten leben im Boden. Es gibt sie aber natürlich auch in marinen und limnischen Ökosystemen.
Was sind Herbivore?
Auch: Primärkonsumenten.
Herbivore Lebewesen ernähren sich ausschliesslich von Pflanzen. Somit stehen sie definitionsgemäss immer auf der 2. Trophieebene.
Bsp.: Ziegen, Kühe, Elefanten, Nashörner, ...
Was ist ein Individuum?
Ein bestimmtes Einzelwesen/ein bestimmter Organismus
Was sind Konsumenten?
Verbraucher. Tiere, welche a) entweder Pflanzen oder b) andere Tiere fressen.
Bsp. a): Kühe, Schafe b): Bär, Löwe
*Was bedeutet Mineralisierung?
Verbraucher. Tiere, welche a) entweder Pflanzen oder b) andere Tiere fressen.
Bsp. a): Kühe, Schafe b): Bär, Löwe
Was ist eine Nahrungskette?
Reihenfolge von Organismen eines Ökosystems, in der die in der Nahrung gespeicherte Energie weiter transportiert wird.
Was ist ein Nahrungsnetz?
„Verzweigte“ Nahrungskette. Konsumenten höherer Ordnung sind somit weniger abhängig von einer Art (Produzent oder Konsumenten tieferer Ordnung). Das Nahrungsnetz ist die Regel, es gibt kaum Nahrungsbeziehungen, die ausschliesslich in einer Kette organisiert sind.
Was bedeutet Ökologie? *
Lehre von den Wechselbeziehungen zwischen den Lebewesen untereinander und zu ihrer Umwelt.
oikos = Haus, Behausung, Wohnung, Heimat,
logos = Wort, Lehre
Was ist ein Ökosystem?*
Dynamisches Beziehungsgefüge zwischen den Lebewesen und ihrer Umwelt, das heisst, es kommen biotische und abiotische Faktoren im Gefüge vor.
Achtung: ein Ökosystem ist extrem komplex!
Hier finden Sie zwei Illustrationen zum Begriff Ökosystem und einigen Prozessen, welche ablaufen können. Lassen Sie sich von diesen Begriffen nicht verunsichern, wir werden später ein paar dieser Prozesse genauer anschauen.
Was ist ein Organismus?*
Ein einzelnes Lebewesen. Das kann vom Elefanten über ein Seepferdchen bis zum Einzeller jedes lebende Wesen sein.
Organismen sind Lebewesen. Sie betreiben Stoffwechsel, wachsen, können sich fortpflanzen, stehen mit Stoff- und Energieaustausch mit ihrer Umgebung und zur Fortpflanzung findet in irgendeiner Form eine Rekombination ihres Erbgutes statt.
Leben zeichnet sich aus durch:
Energie- und Stoffwechsel
Austausch mit der Umgebung
Reizbarkeit
Fortpflanzung
Wachstum, Entwicklung, Tod
Was ist Phytoplankton?
Primärproduzent in stehenden und langsam fliessenden Gewässern. Baut mit Hilfe von Fotosynthese aus Kohlenstoffdioxid und Nährstoffen seine Biomasse auf. Ist die Basis der Nahrungskette in Gewässern und wird vom Zooplankton gefressen.
Phytoplankton ist für einen Grossteils des Sauerstoffs in der Atmosphäre verantwortlich. Die ansteigenden Meerestemperaturen macht dem Phytoplankton zu schaffen.
Bild: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Phytopla.jpg
wikipedia user Kils, CC BY-SA 3.0
<http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/>
Erklären Sie planentare Grenzen?
Konzept von Rockström et al. (2009), welches neun Bereiche und dazugehörige Schwellenwerte festlegt, innerhalb derer sich die Menschheit in einem „sicheren Handlungsspielraum“ befindet. Werden die Schwellenwerte überschritten, könnten kritische “Kipppunkte” erreicht werden, welche die Biosphäre zum Kollabieren bringen könnten. Nachfolgende neun Bereiche werden näher betrachtet:
Klimawandel (wurde von Rockstrom noch nicht als kritisch betrachtet. Neuere Quellen listen den Klimawandel als kritisch auf
Ozeanversauerung
Ozonzerstörung in der Stratosphäre
Stickstoff- und Phosphorkreislauf
Süsswasserverbrauch
Landnutzungsänderungen
Artensterben/Biodiversitätsverlust
Luftverschmutzung
Verschmutzung durch Chemikalien
Was sind Produzenten?
Erzeuger, auch Primärproduzenten genannt.
Grüne Pflanzen, welche durch Fotosynthese Biomasse herstellen können. Diese so genannten autotrophen Lebewesen können Licht als Energiequelle für die Umwandlung anorganischer Stoffe in organische Stoffe nutzen.
Bsp.: Tulpe, Mais, Weizen, Phytoplankton
Erklären Sie Sphären?
In den Naturwissenschaften beschäftigen wir uns mit "Sphären" , um die verschiedenen (unterschiedlichen) Teile der Erde zu beschreiben:
Atmosphäre - kennen Sie bestimmt: alles was mit Luft zu tun hat.
Biosphäre - alles was mit "Leben" zu tun hat: die belebte Welt (von Bakterien und Einzellern über Algen, Flechten und Pflanzen bis hin zu Insekten und Wirbeltieren (da gehören auch wir Menschen dazu). Im Prinzip die Summe aller Ökosysteme.
Hydrosphäre - alles was mit Wasser zu tun hat (das Wasser das auf, unter und mit dem Grundwasser auch im Boden zu finden ist)
Kryosphäre - Teil der Hydrosphäre - alles was gefroren ist (Eis, natürlich, d.h. die Kryosphäre könnten wir auch zur Hydrosphäre zählen. Weil sich die Eigenschaften von Eis und Schnee jedoch von der von flüssigem Wasser unterscheiden, wird die Kryosphäre eigenständig genannt.)
Lithosphäre - alles was mit Gestein zu tun hat.
Pedosphäre - alles was mit Boden zu tun hat (und die Pedosphäre bildet dann einen Übergang zwischen Lithosphäre und Biosphäre).
Anthroposphäre (manchmal auch Technosphäre genannt) - die Sphäre, in welcher der Mensch dominant ist, bzw. die durch den Menschen geschaffen und beeinflusst wird.
Wass sind Stoffkreisläufe?
In Ökosystemen werden verschiedene Stoffe gespeichert, umgewandelt und weitergegeben.
Wichtige Stoffflüsse in Ökosystemen sind der Wasserkreislauf, der Kohlenstoffkreislauf, der Stickstoffkreislauf und der Phosphorkreislauf. Diese werden wir später vertieft anschauen.
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Cartes-fiches
Was ist der A-Horizont?
A-Horizont: organische Substanz – wir nennen es umgangssprachlich auch Humus und das ist wohl das, was wir gemeinhin als "Erde" oder "Herd" bezeichnen. Sie entsteht aus belebten Teilen des Bodens (Wurzeln, Lebewesen), besteht also aus abgestorbenen und umgewandelten (aber noch nicht vollständig durch Destruenten abgebauten!) Resten von Pflanzen und Tieren
In dieser Handvoll Boden befinden sich mehr Lebewesen als Menschen auf der Erde (!)
Der Gewichtsanteil dieser Organismen beträgt jedoch <1% der gesamten Bodensubstanz.
Daraus folgt: die Dinger sind extreeeeeeeeem klein!
Was ist der B-Horizont?
B-Horizont: mineralische Substanz - entsteht durch Verwitterung der Gesteine aus dem C-Horizont somit sind mehr als 90% der Bodenbestandteile unveränderlich.
In Bezug auf die Inhaltsbestandteile ist der B-Horizont also von der Zusammensetzung des Ausgangsgesteins abhängig.
Was ist Boden?
Boden (Pedosphäre) ist der von pflanzlichem und tierischem Leben erfüllte ober Teil der Erdkruste, der auf dem Ausgangsgestein der Erdkruste (Lithosphäre) liegt. Die Grenze zwischen Boden und Gestein ist meist unscharf.
Oberste Schicht der Erdkruste
Belebt
Grenzen: Oben Pflanzendecke/ Atmosphäre unten Ausgangsgestein
Besteht aus Mineralien und organischem Material
Die Organische Substanz ist vorallem Humus mit Pflanzenwurzeln und Lebewesen
Was sind die wichtigen Faktoren für eine Entstehung eines Bodens?
-Ausgangsgestein
-Klima
-Lebewesen (Vegetation und Mensch)
-Zeit
Was können Sie zum Ausgangsgestein bezüglich den Bodenaufbau sagen?
Das Gestein, das sich unter dem Boden, den wir uns anschauen, befindet, bestimmt die Zusammensetzung des jungen Bodens. Ist ein Boden schon sehr alt, können andere Prozesse dazu geführt haben, dass sich der B-Horizont vom Gestein darunter inhaltlich abhebt.
Das verwitterte/zerstörte Ausgangsgestein bildet also die Bodenpartikel des mineralischen Bodens. Grob gesagt bestehen die mikroskopisch kleinen Teile des B-Horizontes aus verkleinertem Muttergestein aus dem C-Horizont.
Was können Sie zum Faktor Vegetation sagen?
Die Vegetation (seien das abgestorbene Gräser, Laubfall im Herbst, absterbende Wurzeln im Boden, …) liefert Streu welches das Ausgangsmaterial für Humus ist. Somit ist ein Bodentyp auch durch die vorherrschende Vegetation geprägt und ein A-Horizont in der Tundra ist demzufolge anders zusammengesetzt als einer im Regenwald!
Wurzeln der Pflanzen können Gestein im C-Horizont lockern und organische Säuren ausscheiden, welche ebenfalls Verwitterungsvorgänge unterstützen. Bodentiere mischen das Bodenmaterial.
Was können Sie zum Faktor Mensch sagen?
Kulturmassnahmen in der Landwirtschaft beschleunigen bzw. hemmen die Bodenbildung:
Düngung, Rodung, Entwässerung, Ackerbau, Abtorfung führen zu Prozessen, welche den Abbau von Boden beschleunigen, das heisst, wir verlieren dadurch wertvollen Kulturboden.
Was können Sie zum Faktor Klima sagen?
Das Klima hat einen grossen Einfluss auf die Bildung von Boden.
Temperaturschwankungen und Frostsprengungen (Eis dehnt sich in Ritzen aus) führen zur Zerkleinerung des Gesteins.
Wasser und Wind schleifen das Gestein ab.
Druck lässt Risse entstehen, welche durch Wind, Regen und Pflanzen weiter ausgedehnt werden.
Die Sonnenstrahlung beeinflusst die Gesteins- und später die Bodentemperatur:
Je höher die Bodentemperatur, desto grösser ist die Zersetzung und Verwitterung des Ausgangsgesteins und die Bildung von Streu (Humus).
Sauerstoff und Wasser helfen, das Ausgangsgestein zusätzlich zu "zerkleinern" (Chemische Verwitterung).
Da die Temperatur auch für die Verwitterung von Vegetation von hoher Bedeutung ist, ist die Bodenbildung in feuchten Tropen stärker als in Polnähe oder im Hochgebirge.
Können Sie das Thema Boden zusammenfassen?
- Der Boden ist die oberste Schicht der Erdkruste (und tendenziell dünner, als wir uns das bewusst sind)
- Er besteht aus Mineralien (Herkunft: Muttergestein) und organischem Material (Herkunft: Pflanzen und Tiere). Der Boden entsteht also von "unten" und von "oben" her.
- Er ist belebt: Bodenorganismen sehr klein und zahlreich
- Die Bildung von Bodenbildung ist abhängig vom Muttergestein, Klima, Vegetation und dauert ganz schön lang!
- Boden ist also ein schützenswertes Gut!
Wie lange dauert der Bodenaufbau eines typischen Bodens in Mitteleuropa?
Die Bildung von 1cm Boden dauert in Mitteleuropa ca. 250 Jahre
Entwicklung einer Braunerde in Mitteleuropa deuert ca. 10'000 Jahre
Sie wissen was Stoffkreisläufe charakterisiert und wie sich Stoffkreisläufe von Energieflüssen in Ökosystemen unterscheiden?
Charakterisiert:
Stoffe werden in verschiedenen Formen über alle Sphären geschickt und liegen am Ende wieder in der Ausgangsform vor (Bsp: C-Kreislauf: CO2 à C6H12O6 à CO2)
Stoffkreisläufe werden auch Biogeochemische Kreisläufe genannt
à die Elemente werden zwischen den lebenden ("bio") und nicht-lebenden ("geo") Teilen von Ökosystemen herumgereicht– lebende Teile: Pflanzen, Tiere (inkl. Menschen), Mikroorganismen – nicht-lebende Teile: Wasser, Luft, Gestein, Böden
Kreisläufe gehen durch alle Sphären und können z.T. den gesamten Globus und geologische Zeiträume umfassen
Massenerhaltung ≠ Energieflüsse (“Verlust” von Energie über Wärme und Fäkalien, Stoffelemente bleiben erhalten)
Stoffe in der Biosphäre:
Pflanzen nehmen chemische Stoffe gelöst durch das Bodenwasser auf und wandeln sie um in Biomasse
Über das Nahrungsnetz warden die Stoffe weitergereicht und in den Organismen eingebaut (DNA, Aminosäuren,...)
Ausscheidungen und tote Biomasse werden durch die Destruenten verstoffwechselt. Die Stoffe werden wieder freigesetzt und können durch die Pflanzen wieder aufgenommen werden
Unterschied Stoffkreislauf und Energiekreislauf:
Pflanzen nehmen chemische Stoffe gelöst durch das Bodenwasser (oder die Atmosphäre) auf und wandeln sie um in Biomasse (sie “wachsen”: Blatt-, Stamm- und Fruchtwachstum)
Diese Biomasse wird auf verschiedene Arten weitergereicht:
• •
•
Tiere fressen die Pflanzen, scheiden einen Teil aus und bilden mit dem Rest eigene Biomasse.
Tote Biomasse (oder Ausscheidungen, abfallende Blätter etc.) werden durch Destruenten wieder in Bestandteile zersetzt und die Stoffe verbleiben im Boden, können so weitergegeben werden.
Vegetation kann verbrennen, so gehen ein paar Stoffe direkt in die Atmosphäre (Rauch, Gas, Asche) und weitere Stoffe können ebenfalls abgebaut werden.
• Destruenten sind wichtige Player bei den Stoffkreisläufen!
Beschreiben Sie den Stickstoffkreislauf
•
Grösster Speicher von N in der Luft Kreislauf
• • • •
Fixierung von N durch Bakterien im Boden, Pflanzen nehmen N auf – N geht weiter in Nahrungskette.
Mensch kann durch Haber-Bosch-Verfahren (extrem energieintensiver Vorgang) N in Form von Kunstdüngern in den Boden bringen
N wird als Nitrat in Gewässer ausgewaschen (wenn nicht durch Pflanzen aufgenommen)àEutrophierung, Artenverlust
Verbrennung von fossilen Brennstoffen führt zum Ausstoss von NOx, klimarelevantes Lachgas aus Reispflanzungen und Viehaltung.
Stickstoff ist Bestandteil von DNA und Aminosäuren (Bausteine der Proteine) und
somit für alle Lebewesen lebenswichtig.
Der irdische Stickstoff befindet sich aber zu 99% (!) in der Atmosphäre. Wie kommt er von dort in die Lebewesen?
Gewisse Bakterien die oft in Symbiose mit Pflanzen vorkommen, können N2 aus der Luft fixieren. Über weitere bakterielle Umwandlungsprozesse kann Nitrat entstehen, das nun in dieser Form für Pflanzen verfügbar ist. Über die Nahrung kommt Stickstoff dann in die weiteren Lebewesen.
Via Fäkalien und Ernterückstände, die auf den Feldern verbleiben, kommt der Stickstoff wieder in die Erde, wo er den Pflanzen wieder zur Verfügung steht.
Das Problem: seit gut 100 Jahren mischt der Mensch beim natürlichen Kreislauf tüchtig mit...
Beschreiben Sie den Phosphorkreislauf
Phosphorkreislauf à “nur” in Litho-/Pedosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre
P kommt aus Gesteinen oder ist organisch gebunden. Pflanzen können P aus
Gesteinen lösen, Mensch kann Phosphate abbauen. Ist limitiert!
Pflanzen bauen P über den Boden in ihre Zellen ein, somit gelangt es in die
Nahrungskette und steht beim Absterben der Zelle wieder zur Verfügung
P reichert sich nicht in der Atmosphäre an, da es keine gasförmigen natürlichen P- Verbindungen gibt. P wird entweder in wässriger Lösung oder an Partikel adsorbiert transportiertàDepot in Seen oder in Ozeanen
Mensch bringt durch Fäkalien, phosphathaltige Dünger und Waschmittel P in die Umwelt (in der ARA kann P mit Hilfe von Aluminium- und Eisensulfaten gefällt und somit aus dem Wasser entfernt werden).
Alle Lebewesen brauchen Phosphat in ihrer DNA und für den Energie– stoffwechsel in Form von ATP
Phosphorverbindungen sind sehr selten gasförmig und kaum wasserlöslich
Bewegt sich vor allem in lokalen Kreisläufen (Tiere und Menschen verursachen “Fernmobiliät” des Phosphors)
Phosphor ist das wichtigste limitierende Element beim Pflanzenwachstum
Organische Phosphatdünger wären: Gülle, Guano, Hornspäne, etc.
Herstellung von mineralischen Phosphatdüngern braucht relativ viel Energie und Chemie.
Was sind die wichtigsten Formen von Phosphor inkl chemischer Formel?
PO43-
Organisches Phosphat in DNA & ATP
Was sind die wichtigsten Formen von Stickstoff inkl chemischer Formel?
N2, NOx, N2O, Nitrat, Nitrit, Ammonium NH4+ Ammoniak NH3 Organischer Stickstoff DNA, ATP, Proteine
Von wo kommt Phosphatdünger (organische und mineralische Formen)
Organische Phosphatdünger wären: Gülle, Guano, Hornspäne, etc.
Herstellung von mineralischen Phosphatdüngern braucht relativ viel Energie und Chemie.
(mineralischer Dünger – eben aus Gesteinen oder dann organischer Dünger aus Fäkalien von Tieren und Vögeln) oder den Stoffen, die Destruenten wieder in den Kreislauf bringen.
Was sind die wichtigsten Stoffkreisläufe?
Kohlenstoffkreislauf
Phosphorkreislauf
Stickstoffkreislauf
Wasserkreislauf
Wie beeinflusst der Mensch die einzelenen Stoffkreisläufe?
Phosphorkreislauf durch mineralische Dünger -> Eutrophierung (Überdüngung), Abbau von natürlichen Phosphorressourcen
Stickstoffkreislauf durch minerlische Dünger, Fäkalien und Verbrennung von fossilen Brennstoffen -> Eutrophierung (Überdüngung). Klimaerwärmung
Kohlenstoffkreislauf durch das Verbrennen von fossilen Brennstoffen -> Klimaerwärmung
Sie kennen die Hauptgründe, weshalb der Phosphorkreislauf aus dem Gleichgewicht gekommen ist und können diese beschreiben.
Beide Stoffe werden z.Z. durch den Menschen in zu grossen Mengen in die Umwelt gebracht. Das führt zu problematischer Eutrophierung (also Artensterben)
*P wird knapp
*P reichert sich in Gewässern an
Durch das Anreichern von Phosphor in den Gewässern werden Algen gebildet welche dann sterben und von destruenten zerkleinert werden diese benötigen dafür aber Sauerstoff der Sauerstoff in den Meeren wird knapp gewisse Lebewesen sterben.
Sie kennen die Hauptgründe, weshalb der Stickstoffkreislauf aus dem Gleichgewicht gekommen ist und können diese beschreiben.
Beide Stoffe werden z.Z. durch den Menschen in zu grossen Mengen in die Umwelt gebracht. Das führt zu problematischer Eutrophierung + zusätlich verbrennen von Stickoxiden
*N reichert sich in Gewässern/Böden an
*Stickoxide als Luftschadstoffe *Artenverlust (Saurer Regen)
Von wo kommt Stickstoffdünger (organische und mineralische Formen)
Mensch kann durch Haber-Bosch-Verfahren (extrem energieintensiver Vorgang) N in Form von Kunstdüngern in den Boden bringen
Doch dieser chemisch gebundene Stickstoff ist von Natur aus Mangelware. Lange Zeit waren Blitze und Vulkanausbrüche die einzigen Prozesse, die zur Entstehung von komplexeren, biologisch verwendbaren Stickstoffverbindungen geführt haben. Vor rund 2,5 Milliarden Jahren sorgte die Evolution für einen Quantensprung: Bestimmten Mikroorganismen gelang es, Luftstickstoff zu binden und für sich nutzbar zu machen.
Endgültig aus den Fugen geriet der Kreislauf zu Beginn des 20. Jahrhunderts, als Wissen– schaftler herausfanden, wie sich mit Hilfe des Haber-Bosch-Verfahrens aus Luftstickstoff durch Zufuhr grosser Mengen an Energie und unter hohem Druck bioverfügbarer Stickstoff herstellen lässt. Somit konnte der unerschöpfliche Vorrat an Luftstickstoff in grossem Stil angezapft werden. Seither kommt der Stickstoff nicht nur hinten aus der Kuh, sondern auch aus Säcken. Riesige Mengen an industriell hergestelltem Kunstdünger gelangen jedes Jahr auf die Äcker und sorgen für die Ernährung der ständig steigenden Weltbevölkerung (E).
Sie können die Methode Bioindikation beschreiben, so dass eine andere Person sich vorstellen kann, was wir gemacht haben
Mittel aquariumnetz wird gegen Flussrichtung kleine Wasserlebewesen zu fangen diese werden analysiert und nach Art sortiert. Nachdem man einige Gefangen hat idealerweise 20 Stück kann man bezüglich dem Formular die Häufigkeit der einzelnen Tiere und die Anzahl angeben die Häufigkeit wird mit dem Gütefaktor multipliziert das Produkt wird durch die Summe aller Häufigkeiten geteilt. Dadurch erhält man einen Saprobienindex welcher sich auf die Gewässergüte Referenzieren lässt. Die Gewässerqualität konnte bestommen werden.
Sie können mindestens drei Vorteile der Bioindikation gegenüber anderen Methoden nennen
-Messung ist für einen grösseren Zeitraum gültig da die Tiere schon länger dort leben. Vgl. Chemischer Prozess
-Es ist einfach durchzuführen somit kann man die Zivilbevölkerung oder der Zivildienst einspannen. Werte schicken
-Unbekannte Giftstoffe können nachgewiesen werden
Sie wissen, welche zwei Faktoren in Fliessgewässern durch die Bioindikation angezeigt werden können und wie/warum sich diese auf die Artenvielfalt auswirken
Der Sauerstoff und Nährstoffgehalt.
Es gibt Tiere welche viel Nährstoffe benötigen ander brauchen viel Sauerstoff wenn beides genügend vorhanden ist sind auch Tiere vorhanden welche besser Qualität bezüglich dem einen oder anderen Faktor benötigen. Es gibt dadurch eine Fülle an verschiedenen Lebewesen
Wasserqualität und belastbares Wasser oder nicht
Sie können mindestens drei Wassertiere und deren Zeigefunktion als Bioindikator nennen
Eintagsfliegenlarven Güteklasse 1
Flohkrebs Güteklasse 3
Roll-Egel Güteklasse 5
Sie wissen, was Neobiota sind und können mindestens drei Beispiele von Neobiota in Fliessgewässern der Schweiz nennen
• Neobiota sind Tiere und Pflanzen, die erst seit der Entdeckung der beiden Amerikas (1492 bzw. 15. Jhd) bei uns vorkommen • Neo= neu, biota= Lebewesen / Neozoen= Tiere / Neophyten=Pflanzen
• Zum grössten Teil sind Neobiota (also Neozoen und Neophyten) harmlos (von ca 500-600 Neophyten in der Schweiz werden 58 als invasiv oder potentiell invasiv angeschaut), einige verhalten sich aber invasiv, das heisst, sie verwildern, breiten sich stark aus und verdrängen dabei die einheimische Tier- und Pflanzenwelt. Bestimmte Arten sind sogar gefährlich für unsere Gesundheit indem sie Krankheiten und Parasiten einschleppen, andere richten wirtschaftlichen Schaden an.
• Nachfolgend einige Neozoen und Neophyten an Fliessgewässern
Grosser Höckerflohkrebs
Roter Amerikanische Sumpfkrebs
Körbchenmuscheln
Wandermuscheln
Schwarzmundgrundel
Pflanzen:
Japan-Knöterich
Goldrute
Berufkraut
Drüsiges Springkraut
Sie können die Luftbestandteile und ihren %-Anteil aufzählen
Stickstoff
N2
78.1%
Sauerstoff
O2
20.9%
Kohlenstoffdioxid
CO2
0.04% (~420 ppm)
Weitere: Wasserdampf H2O, Argon Ar, Neon Ne, Helium He, Methan CH4 etc.
ppm= parts per Million
1 ppm = 10−6 = 1 Teil pro Million = 0,0001 % = 0,01 ‱
400 ppm sind somit 0.000400
Beschreiben Sie die Troposphäre. Sie kennen die Aufgaben und die Zusammensetzung der beiden Schichten
Unsere Atmosphäre besteht aus verschiedenen Teilen. Für uns wichtig sind die Troposphäre ("Troposphere" in Englisch) und die Stratosphäre ("Stratosphere").
In der Troposphäre befindet sich der Wasserdampf und ein Grossteil der verschiedenen Luftmoleküle - die dank der Erdanziehungskraft in der Nähe der Erde gehalten werden (siehe y-Achse: "90% below" ca. 13 km über Erdoberfläche, d.h. Sauerstoff kommt z.B. bis etwa zur Stratosphäre vor, allerdings wird die Luft mit zunehmender Höhe immer "dünner". Das merken Sie schon, wenn Sie auf einen Berg steigen). Das gesamte Wettergeschehen findet hier statt. Je höher wir in der Troposphäre hoch steigen, desto kälter wird es. Wenn Sie fliegen, fliegen Sie etwa in einer Höhe von 10km , d.h. etwa in der Tropopause (Schicht zwischen Troposphäre und Stratosphäre).
Beschreiben Sie die Stratosphäre. Sie kennen die Aufgaben und die Zusammensetzung der beiden Schichten
Die Stratosphäre zeichnet sich durch eine grosse Konzentration an Ozon, O3 aus. Diese Ozonschicht in ca. 20-25 km Höhe hat eine wichtige Schutzfunktion für die Landlebewesen auf der Erde. Ohne Ozonschicht wäre Leben an Land kaum möglich, weil die UV-Strahlung der Sonne die DNA der Hautzellen innert kürzester Zeit zerstören kann. In der Stratosphäre steigt die Temperatur plötzlich wieder an und erreicht so in 50km Höhe einen Wert von 0 °C. Grund für diese Erwärmung ist die Ozonschicht, die wie eine Heizung wirkt, weil sie die UV-Strahlung der Sonne aufnimmt und in Wärme umwandelt.
Beschreiben Sie die Mesophäre und die Thermosphäre.
Die Mesosphäre ist die kälteste Schicht der Atmosphäre. Hier werden Staubteilchen und kleinere Meteoriten aufgehalten. Das können wir manchmal als Sternschnuppen am Himmel sehen.
In der Thermosphäre ist die Erdanziehungskraft nur noch minimal. Die Thermosphäre bildet über hunderte Kilometer einen fliessenden Übergang ins Weltall. Hier herrschen hohe Temperaturen. Bis zu 1700 °C. Es hat jedoch zu wenig Gasmoleküle, damit nach unserem Gefühl überhaupt Hitze wahrgenommen werden kann.
Zeichnen Sie die den Aufbau der Atmosphäre auf.
Siehe Buch
Beschreiben Sie die Funktionen der Atmosphäre.
Enthält neben vielen weiteren Gasen Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserdampf - lebensnotwendige Gase für Atmung, Fotosynthese und Wärmetransport. Den Stickstoff in der Luft können die Menschen unter grossem Energieaufwand in mineralische Dünger umwandeln.
absorbiert einen Teil der ultravioletten Strahlen von der Sonne in der Ozonschicht und filtert elektromagnetische Strahlung aus dem Weltall und lässt gleichzeitig die lebenswichtigen Strahlungsspektren für die Fotosynthese passieren.
Lässt lebenswichtiges Sonnenlicht jedoch zu den Oberflächen der Kontinente und Ozeane und verursacht einen natürlichen Treibhauseffekt, der verhindert, dass die Erde einfriert. Schützt auch vor schneller Auskühlung und Überhitzung (z.B. Wärmeausgleich zwischen Tag und Nacht)
Ist Teil verschiedener Stoffkreisläufe
Reservoir für Sauerstoff und Kohlendioxid
Hauptspeicher für Stickstoff
Ermöglicht die Verteilung von Wasserdampf und somit den Transport von Energie und Niederschlägen aus Äquatornähe in mittlere und höhere Breiten.
Schützt vor kleineren Meteoriten, die beim Eintritt in die Atmosphäre verglühen und somit die Erdoberfläche nicht erreichen.
Sie können den natürlichen Treibhauseffekt erläutern und aufzeichnen.
Ohne Treibhauseffekt wäre die Erde für uns Lebewesen nicht bewohnbar
Die Wärmeenergie kommt von zwei "Quellen": der Sonne und der Atmosphäre
Treibhausgase absorbieren einen Teil der Infrarotstrahlung und geben sie wieder an die Atmosphäre ab (--> Atmosphärische Gegenstrahlung)
Treibhauseffekt ≠ Klimaerwärmung (oder anthropogener/menschengemachter Treibhauseffekt)
Ohne Atmosphäre:
Die Sonne liefert Energie in Form kurzwelliger Strahlung.
Da die Erdoberfläche recht dunkel ist, werden nur etwa 10% wieder ins Weltall reflektiert, der Rest erwärmt den Erdboden. Nun gibt die Erde Energie in Form von langwelliger Wärmestrahlung in den Weltraum ab (orange Pfeile).
Mit Atmosphäre
Dank der Atmosphäre und dem Wasserkreislauf wird die mittlere Temperatur am Erdboden auf angenehme +15 °C reguliert, weil ein Grossteil der vom Erdboden abgegebenen Wärmestrahlung von Treibhausgasen am Entweichen gehindert wird (orange Pfeile, welche zur Erdoberfläche zeigen) und grosse Mengen von Wärme durch auf- und absteigende Luftmassen von den unteren Teilen der Troposphäre in höhere Schichten der Troposphären transportiert werden und so aus dem Klimasystem entweichen können. Würde das nicht passieren, wäre es etwas heisser und ungemütlicher.
Wie sehe das Verhältnis aus Ohne Treibhauseffekt also Ohne Atmosphäre?
Die Sonne liefert Energie in Form kurzwelliger Strahlung.
Da die Erdoberfläche recht dunkel ist, werden nur etwa 10% wieder ins Weltall reflektiert, der Rest erwärmt den Erdboden. Nun gibt die Erde Energie in Form von langwelliger Wärmestrahlung in den Weltraum ab (orange Pfeile).
Die Gleichgewichtstemperatur wäre dann etwa -2 °C (Annahme: Reflexion beträgt ca. 10%). Bei -2 °C würden viele Gewässer vereisen, was zu noch mehr Reflexion von Sonnenstrahlung an der weissen Eisoberfläche führt. Bei einer Rückstrahlung (Albedo) von 30% wäre die Gleichgewichtstemperatur nur noch -18 °C. Je höher die Albedo, desto tiefer wird die Gleichgewichtstemperatur.
Wie ist der menschengemachte Treibhauseffekt entstanden?
Der CO2-Gehalt in der unserer Atmosphäre hat in den letzten 800'000 Jahren immer geschwankt und die Temperatur schwankte synchron mit dem CO2
Wir sind ein Vielfaches von den ursprünglichen Werten entfernt! Und der Anstieg ist rasant. In vorindustrieller Zeit (also bevor wir Menschen begannen, in grossem Stil fossile Brennstoffe zu verbrennen), betrug die CO2 -Konzentration 280 ppm. In der Primarschule lernte ich noch, die Konzentration von CO2 betrage 350 ppm. Als ich an der FH zu arbeiten begann (2012), betrug die CO2-Konzentration 391 (!) ppm. Letztes Jahr war sie bei 419 ppm. Diesen Herbst ist sie bei 420 ppm. Wir reden hier also von einem zuverlässigen jährlichen Anstieg von ca. 2-4 ppm.
Die Nutzung fossiler Brennstoffe (Steinkohle, Erdöl, Erdgas) ist ein wichtiger Faktor für das atmosphärische Kohlendioxid. Auch die Abholzung von Wäldern ist jedoch wichtig: Bei der Verbrennung von Holz entsteht CO2 und wenn Waldökosysteme gestört werden, führt die Zersetzung von toter Biomasse und organischem Material durch die Destruenten zu weiterer Freisetzung von CO2.
Sie kennen die wichtigsten Treibhausgase für den anthropogenen Treibhauseffekt
Kohlenstoffdioxid CO2 / Verbernnung fossiler Energieträger, Zementherstellung, Abholzung/Brandrodung, 60% Anteil zusätzlicher Treibhausgaseffekt. GWP = 1
Methan CH4 / Land und Forstwirtschaft Industrie, Abfallbewirtschaftung (Deponien, Abwasserreinigung), Nutzung fossiler Energieträger, 20% Anteil zusätzlicher Treibhausgaseffekt. GWP = 25
Lachgas N2O / Landwirtschaft und Verkehr, kleiner Anteile aus Energieumwandlung, Industrie und Abwasserreinigung 6-9% Anteil zusätzlicher Treibhausgaseffekt, GWP = 298
Fluorchlorkohlenwasserstoffe FCKW / Treibgase, Kälte-/Feuerlöschermittel, 10% Anteil zusätzlicher Treibhausgaseffekt GWP = 12-22'800
GWP = Globales Erwärmungs- potenzial (GWP): Relative Wirkung der einzelnen Treibhausgase im Vergleich mit CO2.
Sie kennen die wichtigsten Treibhausgase für den natürlichen Treibhauseffekt
Die Gase der Atmosphäre filtern jeweils charakteristische Wellenlängen der Wärmestrahlung, bzw. halten bestimmte Wellenlängen in der Nähe der Erdoberfläche, wie oben beschrieben. Die Erde kann im Wellenlängenbereich zwischen etwa 5 und 50 µm Wärme abgeben. Blöderweise liegt genau in diesem Bereich die Wellenlänge, die CO2 absorbieren kann. Das CO2 nimmt also die Strahlung dieser Wellenlängen auf und hält die Wärme zurück. CO2 ist jedoch nicht das einzige Treibhausgas. Wasserdampf ist am wirksamsten und zu einem Grossteil für den natürlichen Treibhauseffekt verantwortlich:
Wasserdampf 36 - 70%
CO2 9-26%
Methan CH 4-9%
Ozon O3 3-7%
Können Sie das Thema Atmosphäre zusammenfassen?
Atmosphäre Info
verhilft zu einer angenehmen Temperatur auf der Erde und ermöglicht das Leben dank der Ozonschicht
Kohlenstoffdioxid CO2 ist die Grundlage für sämtliche wichtigen Verbindungen die in unserer Nahrung vorkommen. Pflanzen nutzen Fotosynthese um CO2 in Zucker/Glukose umzuwandeln. Wenn die Glukose zur Energiegewinnung abgebaut wird, entsteht wieder CO2
Dank Sauerstoff O2 können viele Lebewesen, aeroben Stoffwechsel betreiben, was eine hohe Energieausbeute ermöglicht
Der Mensch kann Luftstickstoff N2 zu Dünger umwandeln und sichert sich damit stabile Ernteerträge. Leider reichert sich der Stickstoff aber auch an (Eutrophierung)
Das Wetter findet in der Atmosphäre statt
Weil wir Menschen fossile Brennstoffe nutzen und Land- und Viehwirtschaft betreiben, pumpen wir viel zu viel CO2 und CH4 in die Atmosphäre. Das führt zu einer globalen Erwärmung mit unzähligen katastrophalen Effekten.
Zeichnen Sie den Kohlenstoffkreislauf auf.
Skizze
Beschreiben Sie beim Kohlenstoffkreislauf den Begriff: Fotosynthese und ob er eine Senke oder Quelle ist.
Die Fotosynthese kennen Sie schon zur Genüge - die behandeln wir nicht mehr im Detail. Aber das ist ein wichtiger Prozess, der Atmosphäre und Biosphäre verbindet. Für die Hydrosphäre gibt es allerdings einen neuen Prozess, der speziell ist für die Ozeane. Das Phytoplankton nimmt über den Fotosyntheseprozess Kohlenstoff auf. Wenn diese Lebewesen absterben, sinken sie zu Boden (das gilt nicht nur für die kleinen Produzenten, auch Wale zählen da z.B. dazu) und werden dann in den Tiefen remineralisiert, d.h. in die ursprünglichen Bestandteile aufgelöst. Diesen Vorgang nennen wir die "Biologische Kohlenstoffpumpe". Dazu zählen wir auch die unzähligen Lebewesen, die Calciumcarbonat CaCO3 in ihre Hüllen/Schalen/Skelette einbauen wie z.B. Muscheln, Schnecken, Korallen und Kalkalgen. Wenn diese Lebewesen absterben, sinken diese Hüllen an den Ozeangrund und können über lange Zeit zu Kalkgesteinen verfestigen. Aus der Biosphäre wird also Lithosphäre.
Senke
