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Mittelbreiten Ökozonen...

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ÖKOZONEN DER ERDE (SCHULTZ) 1. Feuchte Mittelbreiten 1.1 Verbreitung  

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Sie liegen zwischen 35 und 60° (teilweise als nemorale Zone bezeichnet) Die größten Vorkommen liegen im Norden jeweils an den Ost- und Westseiten. Nur kleinere, aber ebenfalls küstennahe Vorkommen finden sich in Südchile, Australien und Neuseeland (Südinsel) sowie auf subantarktischen Inseln Dementsprechend handelt es sich um maritim beeinflusste temperate Klimate: nicht zu heiße Sommer und milde Winter Im Norden grenzen die Feuchten Mittelbreiten polwärts an die boreale Zone. Äquatorwärts folgen an den Westseiten der Kontinente die Winterfeuchten, an den Ostseiten die Immerfeuchten Subtropen. In hochkontinentalen Bereichen fehlen die Feuchten Mittelbreiten entweder ganz oder sie nehmen nur schmale Übergangsräume ein

1.2 Klima  

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Jahreszeitenklima, deren Temperaturen zwischen den in den polwärts und äquatorwärts folgenden Ökozonen auftretenden liegen Auch die tageszeitlichen Schwankungen nehmen eine Art Mittelwert ein. So sind sie größer als in der polaren/subpolaren und borealen Zone, aber kleiner als die in den subtropischen und tropischen Breiten So gesehen lässt sich die Zone als gemäßigte oder temperate Zone mit temperaten Regenwäldern einstufen Regionale Unterschiede sind – noch stärker als in der borealen Zone – durch einen Ost-WestWandel geprägt: in hochkontinentalen Lagen ist die Vegetationsperiode nur halbjährig und Temperaturen fallen bis auf -30°C, in ozeanischen Küstenlagen kann die Vegetationsperiode bis zu 12 Monate dauern. Andererseits bleibt in ozeanischen Lagen die Sommertemperatur hinter der in kontinentalen Gebieten zurück. So ergeben sich Schwankungen der Jahrestemperaturamplitude zwischen 10K und 40K Als Jahresmittel ergeben sich überall ähnliche Werte zwischen 6 und 12°C In ozeanischen Lagen können Sommer so kühl bleiben, dass Getreide nicht mehr wächst. Unter hochkontinentalen Bedingungen hingegen kann es zu 3 Monaten >18°C kommen (ab 4 Monaten zählt man das Gebiet zu den Subtropen) Auch in Bezug auf die Tageslänge nehmen die Feuchten Mittelbreiten eine Mittelstellung ein: 8 (im Winter) bis 16 (im Sommer) Stunden Tageslänge sind möglich. Aufgrund der immer noch relativ schrägen Sonneneinstrahlung sind Südhänge einer Temperaturgunst ausgesetzt, was sich in der einseitigen Flächenverbreitung von Weinanbaugebieten zeigt

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Mindestens 10 Monate sind humid, die Landwirtschaft profitiert von einem hohen Maß an Regenverlässlichkeit, was aber gelegentliche Trockenperioden mit Beregungsnotwendigkeit nicht ausschließt Die jährlichen NS-Summen liegen bei 500-1000mm und damit am zweithöchsten (aber trotzdem nur halb so hoch wie in den Tropen). Ein kleiner Anteil fällt regelmäßig als Schnee 2 Klimadiagramme o NW-Frankreich: ozeanisch mit ganzjähriger Vegetationsperiode, NS-Maximum im Winter o Nordchina: kontinental, größere Temperaturamplitude mit verkürzter Vegetationszeit und NS-Maximum im Sommer Die Strahlungsabsorption erfolgt im Sommer größtenteils an der Oberfläche des Kronendachs. Hier kommt es dementsprechend zu hohen Temperaturen und zu geringen Luftfeuchten. Andererseits ist am Kronendach auch die nächtliche Abstrahlung maximal. Im Bestandsinneren ist das Klima gemäßigter und die Frostgefährdung geringer. Im Kronendach kann sowohl Kälte- als auch Dürrestress auftreten.. Im Winter – wenn der Wald entlaubt ist – minimieren sich die vertikalen Unterschiede

1.3 Relief und Gewässer 

Die Feuchten Mittelbreiten gelten als Zone gemäßigter morphologischer Aktivität. Sowohl Verwitterung als auch Abtragung laufen retardiert ab. So sind viele der periglazial und glazial entstandenen Formen heute noch (teilweise) erhalten.

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Bei der Verwitterung spielen die Hydration (Anlagerung von H2O-Dipolen an überschüssige Ladungen von Grenzflächenkationen  Quellung  Sprengwirkung) und die Hydrolyse (hierbei treten die durch Dissoziation von Wasser entstandenen H+ Ionen mit den Kationen von Gesteinsmineralen in Austausch, was ebenfalls zur Auflockerung führt). Bei der Verwitterung von Kalkstein und Dolomit steht die Kohlensäureverwitterung im Vordergrund In dieser Ökozone kann nun auch die chemische Verwitterung intensiv wirken, wodurch die Böden durchweg tiefgründiger als in den hohen Breiten. Andererseits sind sie nicht so tief wie in den niederen Breiten, wo die chemische Verwitterung noch deutlich stärker ausfällt Etwa ein Drittel des NS geht in den Abfluss über (im Gegensatz zu 50% in der Tundra und der borealen Zone). Aufgrund der meist groben Bodenstrukturen und der hohen Infiltrationskapazität und geschlossenen Vegetation erfolgt der Abfluss im Wesentlichen über Interflow und Grundwasser  entsprechend geringe Spüldenudation Der Abfluss aller Flüsse ist perennierend, der Abfluss hält auch im Winter an, ggf. unter einer Eisdecke Der Abflussgang wird kaum noch durch winterlichen Frost und die Schneeschmelze im Frühjahr bestimmt. Wichtiger ist dagegen die sommerliche Verdunstung, weshalb das sommerliche Minimum meist stark ausgeprägt ist. Die höchsten Abflüsse folgen den saisonalen NS-Maxima, also in ozeanischen Klimaten im Frühjahr, in kontinentalen Klimaten eher im Herbst

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1.4 Böden 

Im Vergleich zu allen anderen Waldklimaten vorwiegend günstige Bodenentwicklungen o Geringe Versauerung o Mull und Moder als gute Humusformen

Günstige Tonmineralbildung (bevorzugt Dreischicht- und Vierschicht-Tonminerale im Gegensatz zu Zweischicht-Tonmineralen in den Subtropen und Tropen  höhere KAK) Luvisole (Parabraunerden) und Cambisole (Braunerden) haben die weiteste Verbreitung, wobei Luvisole auf CaCO3-reichen Untergründen dominieren o Cambisole haben einen dunklen, humosen A-Horizont, der in einen braunen Bw-Horizont übergeht, auf den der C-Horizont folgt. Der Boden ist meist stabil mit gutem Wasser- und Lufthaushalt o Unter extrem kalten und nassen Bedingungen im Gebirge können sich auf Silikatstein auch Umbrisole entwickeln. Ihre hohen Gehalte an organischer Substanz hängen mit ihrer geringen biologischen Aktivität zusammen o Luvisole (lat. Luere = auswaschen) sind durch Lessivierung (Tonverlagerung) aus den Aund die B-Horizonte charakterisiert. Die Profile sehen folgendermaßen aus: Ah-E-Bt-C o Fluvisole sind junge A-C-Böden in Flussauen, deren Eigenschaften bei jeder Überflutung verändert werden o Planosole sind temporär stauwasserbeeinflusste Böden, zu denen die Pseudogleye der deutschen Bodensystematik gehören Hydromorphe Bodentypisierung o

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Grundwasser Mineralische Böden Ohne Mit Überflutung Überflutung

Prägender Faktor

Stauwasser

Art der Entwicklung

Temporär

Seltene Überflutung

Häufige Überflutung

Prozesse

Redox

Sedimentation, Redox

Sedimentation, Redox

Merkmale

Flecken

Schichtung

Schichtung

Bodentyp

Pseudogley

Aue

Marsch

WRB

Planosol

Fluvisol

Redox RedoxHorizonte Gley Gleysol

Organische Böden GW oberhalb Mineralkörper Nährstoffreiches bzw. nährstoffarmes Grundwasser Akkumulation organischer Substanz Torf-Horizonte Niedermoor Eutric Histosol

Hochmoor Fibric Histosol

1.5 Vegetation und Tierwelt 

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Die Feuchten Mittelbreiten sind natürliche Waldstandorte mit sommergrünen Laubwäldern. Auf der Nordhalbkugel wurden diese allerdings fast gänzlich zerstört und gewöhnlich nur dort, wo keine landwirtschaftlichen oder anderen Interessen bestanden durch Wirtschaftswälder ersetzt. Heute ist diese Ökozone als waldarm zu bezeichnen. Die Naturwälder waren/sind sommergrüne Laubwälder, teilweise in Kombination mit immergrünen Nadelwäldern. Seltener kommen auch reine Nadelwälder (Nordamerika) oder immergrüne Regenwälder (Westeuropa küstennah) vor. Typisch für die sommergrünen Mischwälder (Prototyp der Vegetation der Feuchten Mittelbreiten) sind 10-20m hohe Bäume und die Mehrschichtigkeit des Bewuchses. Die Blätter sind mit rund 6 Monaten sehr kurzlebig Anfallende Streu wird innerhalb weniger Jahre komplett zersetzt. Das unterscheidet die Prozesse stark von denen der borealen Zone. Dort stehen weitaus geringe Streuproduktionsraten

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mächtigen Streuauflagen entgegen, da die Zersetzung weitaus länger dauert. Unter der Annahme eines dynamischen Gleichgewichts errechnet sich für die Laubwälder eine Umsatzdauer von 4, für boreale Nadelwälder eine Umsatzdauer von 350 Jahren. Die Laubwälder der Feuchten Mittelbreiten haben einen kurzen, aber umsatzstarken Mineralstoffkreislauf. Die Nährstoffaufnahme im Frühling und Sommer ist hoch, der Großteil wird im Herbst und Winter wieder an den Boden zurückgeführt. Die Nadelwälder haben hingegen einen langen Nährstoffkreislauf auf niedrigem Niveau. Der Bedarf ist gering, da die (im Vergleich zum Holz) mineralstoffreichen Nadeln vieljährig sind. Anderseits braucht die Zersetzung viel länger. Engpässe der Nährstoffversorgung treten daher eher in der borealen Zone als in den Feuchten Mittelbreiten auf

1.5.1 Saisonalität sommergrüner Wälder 

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Die an Jahreszeiten geknüpfte jahreszeitliche Entwicklung bringt auffällige Aspektwechsel mit sich. Solche Aspektwechsel finden überall statt, wo Jahreszeiten dominieren, allerdings rücken sie dort in den Hintergrund, wo größere Anteile immergrüner Pflanzen vorhanden sind oder wo ohnehin kaum Vegetation besteht Frühjahr o Samen, Triebe, Blätter und Blüten keimen bzw. wachsen o Tiere erwachen aus dem Winterschlaf o Zugvögel kehren zurück o Die meisten Tierarten paaren sich und ziehen ihre Jungen auf o Das Wiedererwachen beginnt am Waldboden. Die Laubschicht erwärmt sich aufgrund des fehlenden Blätterdachs sehr schnell und die strahlungsabsorbierende Schicht verlagert sich immer weiter nach oben bis zur etwas späteren Laubbildung der Baumkronen Sommer o Zeit voller Belaubung o Dickenwachstum von Stamm- und Astholz o Fruchtreife o Auf den Waldboden gelangt nur noch wenig Licht und die Primärproduktion sinkt stark ab Herbst o Im Herbst kommt es durch das Absterben und Ablösen von Laub, Samen und Früchten zu einer Rückführung des größten Teils der sommerlichen Produktion. Vor dem Entlauben erfolgt ein Abbau organischer Substanzen und eine teilweise Resorption der Nährstoffe in die Äste (führt zu Entfärbung) o Zugvögel ziehen bereits fort Winter o Einstellung der Photosynthese o Viele Säugetiere halten Winterschlag o Verlangsamung chemisch-biologischer Bodenprozesse o Oberirdische lebende Organismen verfallen in Kältestarre, viele Tiere legen sich ein Winterfell an Auch die Wasserbilanz weist einen jahreszeitlichen Wechsel auf. Winterlichen Überschüssen an Bodenwasser steht ein sommerlicher Aufbrauch und eine teilweise Austrockung gegenüber

1.6 Landnutzung 

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In den Feuchten Mittelbreiten leben weit mehr Menschen, als deren Flächenanteil entspricht. Die großen Dichtezentren Europa und östliche USA liegen komplett, SO-Asien in Teilgebieten in dieser Ökozone  weitreichende Umgestaltungen Scharfe, geradlinige Abgrenzungen von Wald- und Kulturland sowie meist rechtwinklige und engmaschige Fluraufteilungen gehören heute zu den auffälligsten Merkmalen dieser Zone Dem hohen Entwicklungsgrad dieser Zone entspricht, dass häufig Anthrosole und Technosole an die Stelle natürlicher Böden treten. Auch herrscht ein überproportionaler Ressourcen- und Energieverbrauch sowie Abfallproduktion Die agrare Nutzung wird durch vorteilhafte Wärmebedingungen, Niederschlagsverlässlichkeit, eine lange Vegetationsperiode und vergleichsweise fruchtbare Böden (bzw. ein hohes Potential durch angepasste Nutzungsformen) unterstützt. Meist wird das Land durch intensive gemischte Landwirtschaft oder intensive Grünlandwirtschaft genutzt o Intensive gemischte Landwirtschaft beschreibt Getreide-, Hackfrucht- und Futteranbau in Kombination mit Tierhaltung durch kleine und mittelgroße Betriebe mit hoher Flächenproduktivität. Ackerbau und Viehhaltung sind meist eng miteinander verzahnt. Die häufigsten Getreidearten sind Weizen, Roggen, Gerste, Hafer und auch Körnermais. Kartoffeln, Feldgemüse und Zuckerrübe zählen zu den wichtigen Hackfrüchten. Raps ist ebenfalls weit verbreitet. Zu den Obstsorten zählen Äpfel, Kirschen, Birnen und Pflaumen. In wärmeren Gebieten besteht Weinbau  moderne Veränderungen haben vielfach zu spezialisierten Großbetrieben geführt o Intensive Grünlandwirtschaft findet sich in Küstengebieten und Höhenstufen einiger Gebirge, wo kühlfeuchte Klimate den Graswuchs fördern. Meist werden Kühe oder Rinder gehalten. Durch intensive Beweidung (Dünger, Einsaat, Drainage,…) wird die Produktivität stark gesteigert. Die Nutzung erfolgt entweder als Weide oder als Wiese.

2. Trockene Mittelbreiten 2.1 Verbreitung und subzonale Differenzierung, allgemeine Merkmale von Trockengebieten 

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Trockengebiete umfassen circa ein Drittel der Festlandfläche, davon liegen weit über die Hälfte in den warmen Klimaten (zwischen 15 und 35°) und gehören damit zu den tropischen/subtropischen Trockengebieten (siehe Kapitel 13) Die Trockenen Mittelbreiten hingegen reichen von 35° bis 55°, sie kommen fleckenhaft in Eursasien (Kaspisches Meer, Kasachstan, Hochland von Tibet), den Great Plains USA sowie OstPatagonien (und einem winzigen Fleck in Süd-Neuseeland) vor Die Grenze wird über klimatische Richtwerte beschrieben, die Abgrenzung zu den außertropischen Nachbarn (also Boreale Zone und Feuchte Mittelbreiten) geschieht über folgendes Merkmal: in den Trockenen Mittelbreiten fällt während der Vegetationsperiode unter 200mm NS und es gibt höchstens 4 humide Monate Die Grenze zu tropisch/subtropischen Trockengebiete wird thermal gezogen, nämlich dort wo die Mitteltemperatur des kältesten Monats nicht unter +5°C sinkt und die sommerliche Erwärmung in mindestens 5 Monaten +18°C überschreitet Die subzonale Gliederung geschieht nach Ariditätsgraden, daran angepassten Pflanzenformationen, den Böden und agraren Nutzungsformen o Fallen während der Vegetationsperiode mindestens 100mm NS und sind dann 2-4 Monate humid, so kommen Steppen vor, in denen Weizenanbau möglich ist o Bei weniger als 100mm NS handelt es sich um Halbwüsten o Bei weniger als 50mm NS sind es Wüsten In den eurasischen Teilräumen ist die Abfolge dieser Teilräume latitudinal (Breite), beginnend mit Waldsteppen im Norden, in Nordamerika dagegen longitudinal (Länge), beginnend mit Langgrassteppe im Osten In allen Teilgebieten der Trockenen Mittelbreiten dominieren (oder dominierten ursprünglich) die Steppen mit 75% Flächenanteil. Ausführlichere Informationen über Wüsten und Halbwüsten werden in Kapitel 13 gegeben. Vereinfachend kann man also sagen, dass die Trockenen Mittelbreiten eine Steppenzone, die tropisch/subtropischen Trockengebiete hingegen eine Wüstenzone si nd Steppen sind offene (baumlose oder -arme) Pflanzenformationen der außertropischen Trockengebiete, in denen Gräser, Kräuter oder seltener kleinwüchsige Gehölze dominieren. Die in mancher Hinsicht physiognomisch ähnlichen Grasfluren in den äquatornahen Randzonen der tropisch/subtropischen Trockengebiete heißen Savannen. Hier wie dort handelt es sich um perenne Horstgräser, deren Wurzeln den Boden unmittelbar um den Host intensiv durchdringen und etwa 1m in die Tiefe reichen. Ein wichtiger Unterschied ist jedoch folgender: in Steppen dominieren C3-Pflanzen, wohingegen in Savannen eher C4-Pflanzen vorkommen Allen Trockengebieten sind folgende Eigenschaften gemein o Der Pflanzenwuchs ist durch Dürre auf maximal 5 Monate eingeschränkt o Wassermangel ist auch während der Regenzeit ein Ungunstfaktor (hohe NS-Variabilität, geringe Wasservorräte im Boden) o Regenfeldbau daher kaum möglich (nur als Dry Farming, mit Beregnung oder mit speziellen Pflanzen)

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Die Vegetation ist durch xerophytische Merkmale, das Vorkommen von Halophyten und mehr oder weniger lückigen Bestand gekennzeichnet Flüsse führen nur episodisch Wasser und/oder sind endorheisch Aszendierende Bodenwasserbewegungen führen zu Salzanreicherungen im Boden und häufig zur Krustenbildung

2.2 Klima 

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Wie die feuchten Mittelbreiten liegen auch die Trockenen Mittelbreiten in der außertropischen Westwindzone oder zyklonalen Westwinddrift. Im Unterschied zu ihnen liegen sie aber in LeeLagen oder sehr kontinental, womit höhere Einstrahlungen, Sonnenscheindauer und Temperaturamplituden sowie geringe NS verbunden sind Die NS bleiben in der meisten Zeit unter der potentiellen Evapotranspiration Die Konzentration der NS ist hochgradig variabel, lange Trockenperioden in der Regenzeit sind häufig. Interannuelle NS-Variation bis 50%) Zum Dürrestress kommt in den meisten Trockengebieten auch ein Kältestress hinzu, zumindest für einen Monat sinken die mittleren Temperaturen unter den Gefrierpunkt und es bilden sich Schneedecken. Von Ausnahmen abgesehen können die Trockenen Mittelbreiten daher auch als winterkalte Trockengebiete bezeichnet werden. Die Vegetationszeit ist also nicht nur durch sommerliche Trockenheit, sondern auch durch winterliche Kälte eingeschränkt Während des Hochsommers erreicht die Einstrahlung ähnlich hohe Werte wie in den subtropisch/tropischen Trockengebieten, da die größere Tageslänge den geringen Einstrahlungswinkel kompensiert. Dementsprechend sind die Sommer – mit Ausnahme von Patagonien und Neuseeland – heiß mit mittleren Monatstemperaturen von >20°C in 3 Monaten (teilweise 30°C) mit deutlich höheren Tagesmaxima

2.3 Relief und Gewässer 

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In allen Trockengebieten der Erde verläuft die Morphogenese ähnlich. Regionale Unterschiede sind eher mit der Aridität und Gesteinsunterschieden als mit sich verändernden Temperaturen zu erklären. Daher wird das Kapitel Relief und Gewässer für Trockengebiete in Kapitel 13 ausführlich erläutert An dieser Stelle werden nur in den Trockenen Mittelbreiten (aufgrund der Temperaturen bis unter 0°C) auftretende Prozesse erläutert o Frostsprengung spielt auf bloßem Gestein und Schutt eine große Rolle, wenn genug Wasser vorhanden ist. Durch fehlende Vegetation greifen die Prozesse auch tiefer o Gelifluktion (frostbedinge Solifluktion) ist überall dort beteiligt, wo es im Frühjahr über noch gefrorenem Boden zu starker Bodendurchfeuchtung und Abfluss kommt. Besonders auffällig tritt das Schlammfließen auf abgeernteten Feldern in Steppengebieten in Erscheinung. Durch Anbau von Wintergetreide können solche Bewegungen minimiert werden o Kammeisbildung. Wenn in klaren Nächten die Bodentemperaturen unter 0°C fallen, bilden sich durch Sublimation Eiskristalle, die nadelförmig nach oben wachsen und die Bodenkrümel mit anheben, was zur Auflockerung des Bodens führt und Deflation und Spüldenudation erleichtert. Auch hier kann eine Vegetationsdecke helfen

2.4 Böden der Steppen 

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Unter ariden/semi-ariden Klimaverhältnissen wird die für die humide Zone charakteristische Bodenauswaschung (Verlagerung von leichtlöslichen Salzen, Carbonaten, Fe- und Al-Oxiden, Fulvosäuren und Tonmineralen) relativ unbedetend oder sogar von einer aszendenten Bewegung des Bodenwassers übertroffen. Damit treten Pedocale an die Stelle von Pedalferen . Diese sind durch freie Carbonate und eine hohe Basensättigung gekennzeichnet. Ihre Horizontabfolge zeigt im Wesentlichen einen humusreichen Ah-Horizont mit Basensättigung >50%, der gleitend über einen Kalkanreicherungshorizont Ck oder direkt in das Ausgangsgestein (C-Horizont) übergeht Die Humusform ist ein Mull, bei dem Huminstoffe und Zwischenprodukte der Humifizierung mit Tonmineralen stabile stichstoffreiche Komplexe bilden, die Mengen an or...