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Geoökologie Studienbrief AUW-M02- 1 THEORETISCHE GRUNDLAGEN.................................................................. INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG UND DEFINITION............................................................................................. 1 FORSCHUNGSRICHTUNGEN UND FORSCHU...

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Modul 02 – Geowissenschaften Studienbrief AUW-M02-05

Geoökologie

INHALTSVERZEICHNIS 1

THEORETISCHE GRUNDLAGEN..................................................................2 1.1 1.2 1.3

2

EINLEITUNG UND DEFINITION............................................................................................. 2 FORSCHUNGSRICHTUNGEN UND FORSCHUNGSANSÄTZE...................................................3 ÜBUNGS‐ UND SELBSTKONTROLLAUFGABEN.....................................................................5

DIE GEOFAKTOREN..................................................................................6 2.1

2.2

2.3

3

DAS RELIEF........................................................................................................................ 6 2.1.1 Zur Begriffsbestimmung............................................................................................................6 2.1.2 Reliefformen und Relieftypen..................................................................................................10 2.1.2.1 Reliefformen..............................................................................................................10 2.1.2.2 Relieftypen................................................................................................................13 DIE VEGETATION.............................................................................................................. 15 2.2.1 Vegetation und Raum..............................................................................................................15 2.2.2 Die „natürliche“ Vegetation......................................................................................................16 2.2.2.1 Ursprüngliche und potenzielle Vegetation................................................................17 2.2.2.2 Wanderung und Sukzession.....................................................................................18 2.2.3 Zeiger‐ und Charakterpflanzen...............................................................................................20 ÜBUNGS‐ UND SELBSTKONTROLLAUFGABEN...................................................................22

DIE KREISLÄUFE DER BIO-GEOSPHÄRE....................................................23 3.1

3.2

3.3

4

SÄKULARE KREISLÄUFE.................................................................................................... 23 3.1.1 Die Präzession........................................................................................................................23 3.1.2 Der „Kreislauf der Kontinente“.................................................................................................24 3.1.3 Der Kreislauf der Gesteine......................................................................................................26 AKTUELLE STOFFKREISLÄUFE........................................................................................... 29 3.2.1 Der Wasserkreislauf................................................................................................................29 3.2.1.1 Der vertikale Wasserkreislauf...................................................................................29 3.2.1.2 Der horizontale Wasserkreislauf...............................................................................31 3.2.2 Der Luftkreislauf......................................................................................................................34 3.2.2.1 Der physikalische Kreislauf.......................................................................................34 3.2.2.2 Der biologische Kreislauf..........................................................................................35 3.2.2.3 Lokale Kreisläufe......................................................................................................36 3.2.3 Die biogeochemischen Stoffkreisläufe....................................................................................38 3.2.3.1 Der Stickstoffkreislauf...............................................................................................38 3.2.3.2 Der Phosphorkreislauf..............................................................................................39 3.2.3.3 Der Schwefelkreislauf...............................................................................................41 3.2.4 Kreislaufverknüpfungen und Regelkreise...............................................................................43 ÜBUNGS‐ UND SELBSTKONTROLLAUFGABEN...................................................................46

GEOÖKOLOGISCHE RAUMGLIEDERUNG....................................................47 4.1

4.2

DER RAUM UND SEINE ERFORSCHUNG............................................................................. 47 4.1.1 Die Entwicklung der Raumerforschung...................................................................................47 4.1.2 Das Problem der Grenzziehung..............................................................................................47 4.1.3 Das „Gefüge“...........................................................................................................................49 DIE NATURRÄUMLICHE GLIEDERUNG................................................................................ 50 4.2.1 Definition und Entwicklung......................................................................................................50 4.2.2 Ordnungsstufen und Struktur der „naturräumlichen Gliederung“............................................50 4.2.2.1 Die Ordnungsstufen..................................................................................................50 4.2.2.2 Die Struktur...............................................................................................................53

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Geoökologie 5

ÜBUNGS‐ UND SELBSTKONTROLLAUFGABEN...........................................56

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Online-Test............................................................................................ 68

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Geoökologie THEORETISCHE GRUNDLAGEN

1.1

EINLEITUNG UND DEFINITION

Es muss hierbei unterschieden werden zwischen dem „wissenschaftlichen" und dem „nichtwissenschaftlichen" Begriffsfeld. Letzteres umfasst diejenigen Begriffe, deren Inhalte nicht durchweg mit fachwissenschaftlichen Methoden gewonnen worden und nicht in eine fachwissenschaftliche Systematik einzuordnen sind.  Umwelt – Umweltschutz  Natur-Naturschutz  Geoökologie  Ökologie Begriffe:

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Geoökologie 1.2

FORSCHUNGSRICHTUNGEN UND FORSCHUNGSANSÄTZE

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Geoökologie

1.3

ÜBUNGS‐ UND SELBSTKONTROLLAUFGABEN

1. Weshalb ist die Geoökologie innerhalb des systematischen Gebäudes des Faches Geografie der "Angewandten Geografie" zuzuordnen? Die geoökologischen Untersuchungen basieren sowohl auf physiogeografischen als auch auf anthropogeografischen Methoden. Außerdem sind sie zweckgerichtet und praktisch umsetzbar. 2. Von wem stammt der Begriff "Umwelt" und was sollte er ursprünglich ausdrücken? Der Begriff stammt von Jakob von UEXKÜLL (1864-1944) und ist eine ganz allgemeine Bezeichnung für alle von außen her auf den Menschen einwirkenden Einflüsse und Faktoren natürlichen und nicht natürlichen Ursprungs. Nach UEXKÜLL hat jedes Lebewesen eine "Eigenwelt" als Umwelt. Der Begriff ist seit etwa Anfang der 1970er Jahre stark emotionalisiert und wird politisch eingesetzt. 3. Worin besteht der (mögliche) Unterschied zwischen "Geoökologie" und "Landschaftsökologie"? "Geoökologie" und "Landschaftsökologie" werden sehr häufig synonym gebraucht und bezeichnen die Lehre von der Erforschung abiotischer Faktoren (und nachrangig auch biotischer Faktoren), die auf die Entwicklung eines Raumes allgemein oder eines bestimmten Raumes (= Geotop) einwirken. In der Anwendung wird die "Geoökologie" auch als die Form der allgemeinen Geoökofaktorenforschung angesehen und die "Landschaftsökologie" als die raumbezogene Forschungsrichtung. 4. Welche Aufgaben fallen den Geo- und Naturwissenschaften innerhalb der geo- bzw. landschaftsökologischen Grundlagenforschung zu? Die Geografie hat folgende Aufgaben: Raumgliederung, Regionalanalyse, Regionale Vergleiche, Aufnahme- und Darstellungsmethodik, Bereitstellung von Daten für praktische Zwecke Die Biologie und die Pedologie haben folgende Aufgaben: Chemische, physikalische und biologische sowie pedologische Detailuntersuchungen von Vorgängen, die den (Natur-) Landschaftshaushalt beeinflussen. 5. Welche Vorteile bringt der "landschaftsökologische Ansatz" für die geoökologische Forschungsarbeit? Der landschaftsökologische Ansatz erfasst den Gesamtkomplex der (Natur-) Landschaft und zwingt somit zu eingrenzender Analyse einzelner Geoökofaktoren beziehungsweise deren Kreisläufe. Dies ist zwar sehr zeitraubend, weil mehr oder minder alle Sachebenen der Allgemeinen Physischen und auch der Allgemeinen Anthropogeografie durchleuchtet werden müssen. Andererseits bietet der Zwang zur Arbeit im Gesamtsystem der Geografie die Sicherheit, dass bei der Bestandsaufnahme jeder Faktor in seiner Wirkungsweise gründlich erfasst wird und dass mögliche Überlagerungen von Wirkungen aufgedeckt werden können. Vorteile bei der Bearbeitung liegen auch in der Quantifizierbarkeit der meisten Faktoren (wichtig für die "Faktorenanalyse"). 713ba58e6af3c4dd5ec33444eb1ba738.docx

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Geoökologie DIE GEOFAKTOREN Im Folgenden sollen Formen und Kräfte dargestellt werden, die auf die Gestaltung unserer Landschaft Einfluss gehabt haben und noch haben. Diese werden auch als „Geofaktoren“ bezeichnet. Sie entstammen den naturwissenschaftlich fassbaren Bereichen ebenso wie den Bereichen, die vom menschlichen Wirken beeinflusst sind. Da unsere Umwelt ursprünglich das Ergebnis eines Zusammenwirkens nur der natürlichen Faktoren war, während die anthropogenen Faktoren dieser Umwelt immer nur entgegenwirkten, was ja zur Aktivierung des Umweltschutzes führte, sollen sich die folgenden Betrachtungen auf die „natürlichen Geofaktoren“ beschränken. Die natürlichen Geofaktoren lassen sich im Wesentlichen benennen als:  Das Relief  Klima und Witterung  Untergrund und Boden  Die Gewässer  Die Vegetation 2.1

DAS RELIEF

Im geowissenschaftlichen Sprachgebrauch ist das Relief die Gesamtheit der Oberflächenformen der Erde. Dementsprechend kann (und sollte auch) vom „Georelief“ gesprochen werden. 2.1.1

Zur Begriffsbestimmung

Sowohl in der wissenschaftlichen Systematik als auch in der fachsprachlichen Anwendung gibt es einige mit dem „Relief“ zusammenhängende Termini, die im Folgenden genannt und erläutert werden sollen. Die „Fazette“ ist sowohl in der Geomorphologie als auch in der geomorphologisch ausgerichteten Geoökologie (oder: Landschaftsökologie) die kleinste Reliefeinheit, die nach Wölbung, Neigung und Exposition homogen ist. Sie liegt deutlich unterhalb der Größenordnung eines Reliefelements. Weil die Fazette physiognomisch homogen ist, kann man davon ausgehen, dass auch ihre prozessuale Weiterbildung einheitlich ist, also etwa ihre Abtragungsbilanz, ihre Disposition für die Verwitterung oder ihre Widerständigkeit und so weiter. Das „Reliefelement“ ist aufgebaut aus einer wechselnden Anzahl von Fazetten. Je geringer diese Anzahl ist, desto einfacher ist das Reliefelement zu identifizieren und zu analysieren (Abb. 2.1). Reliefelement, Oberflächenstück des Reliefs, das hinsichtlich seiner Ausprägung homogen ist. Reliefelemente werden teilweise geomorphologischen Karten zugrunde gelegt.

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Geoökologie

Großlandschaften - Reliefformen Sie sind das Ergebnis der endogenen Kräfte. Die Krustenteile, die über die Wasseroberfläche hinausragen, unterliegen den Einflüssen der exogenen Kräfte.  Hochgebirge: über 2000 m meist über die Schneegrenze aufragend, weisen sie steile und schroffe Formen auf, die meistens glazialer Entstehung sind. Dabei handelt es sich um junge Faltengebirge der Alpidischen Gebirgsbildung. Sie entstanden während der letzten 100 Mio. Jahre und ziehen sich von Nordafrika (Hoher Atlas) über Süd- und Mitteleuropa (Pyrenäen, Alpen, Karpaten, Balkan), Südwest- und Südasien (Kaukasus, Himalaja) bis nach Südostasien. Andere Faltengebirge befinden sich im circumpazifischen Raum, wie die Rocky Mountains, Anden und Japan.  Hochland: Landschaften, ab einer Höhenlage von 1000 m; höher liegen das Hochland der Anden und Tibet.  Hochebene: Flachform mit geringem Reliefunterschied  Mittelgebirge: bis zu 2000 m; haben oft Plateaucharakter oder treten als Schichtstufenlandschaften auf.  Bergland und Hügelland: bis 1000 m; haben selten schroffe Formen; sind oft Schwellengebirge und Randgebirge; entstanden in der Erdurzeit (Präkambrium) und wurden in der Eiszeit überformt.  Tafelland: ab 500 m; gekennzeichnet durch horizontale Lagerung der Schichten; bei der arabischen Tafel schräggestellt.  Flachland und Tiefland: Gebiete mit geringem Höhenunterschied. Sie werden von Sedimenten aus dem jüngeren Erdmittelalter (Mesozoikum) und aus der Erdneuzeit (Känozoikum) bedeckt.  Ebene: Gebiete mit sehr geringem Höhenunterschied - innerhalb der Flachländer.  Tiefebene: unter 200 m; Küstenebenen und Stromlandschaften. Das „Georelief“ baut sich aus einzelnen Reliefelementen auf und vereinigt damit auch alle Eigenschaften dieser Reliefelemente in sich. Die Reliefelemente haben logischerweise die absolute Homogenität der Fazetten eingebüßt, sind aber nach Skulptur, Morphogenese und Morphodynamik noch weitgehend einheitlich und in sich geschlossen. Dennoch können sie monogenetisch oder polygenetisch sein.

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Geoökologie Die Morphogenese (griechisch μορφογενετική „Entstehung der Form“, siehe auch -genese) bezeichnet die Entwicklung von Organismen, Organen und Organellen sowie anderen Strukturen und Merkmalen im Verlauf der Ontogenese von Lebewesen, also Menschen, Tieren, Pflanzen, Bakterien sowie von Viren. Morphodynamik, Geomorphodynamik, alle reliefbildenden Prozesse. Im Gegensatz zur Morphogenese beschreibt die Morphodynamik die aktuellen geomorphologischen Prozesse, nicht die vorzeitlichen. Geomorphologie. Der Ausdruck „Reliefenergie“ steht für die allgemeine Charakterisierung eines Reliefs. Maßstab für diese „Energie“ ist der Höhenunterschied zwischen dem höchsten und dem tiefsten Punkt eines Geländes, bezogen auf eine bestimmte Fläche. Ermittelt wird die Reliefenergie aus der Höhenlinienkonfiguration und den Höhenzahlen einer topografischen Karte, über die ein Netz quadratischer Felder mit üblicherweise jeweils einer Fläche von einem Quadratkilometer gelegt wird. (Abb. 2.2). Es sind, je nach dem Maßstab der Unterlage, aber auch andere Bezugsflächen möglich. Wenn die Flächengröße stark verringert wird, kann die Reliefenergie auch mit dem Winkel der Hangneigung angegeben werden. In diesem Falle wird der jeder topografischen Karte beigedruckte „Neigungsmaßstab“ eingesetzt (Abb. 2.3). Hier können die Werte mit dem Stechzirkel als Abstände der Isohypsen direkt von der Karte abgenommen und hiernach durch Anlegen und Einpassen in den Neigungsmaßstab festgelegt werden. Grafisch kann die Reliefenergie dargestellt werden durch unterschiedlich ausgefärbte oder geschwärzte Quadrate (Abb. 2.4). Je häufiger hohe Differenzwerte auftreten, desto größer ist die Reliefenergie und desto dunkler ist das entsprechende Flächenquadrat eingefärbt, und umgekehrt. Es gibt allerdings keine generellen Schwellen- und/oder Grenzwerte, die es ermöglichen, ein „starkes Relief“ von einem „schwachen Relief“ quantitativ eindeutig zu unterscheiden.

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Geoökologie

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Geoökologie Die „Reliefgeneration“ steht im Zusammenhang mit dem Alter des Reliefs und dem damit verbundenen Entwicklungsstadium. Man muss davon ausgehen, dass die Entwicklung der Oberflächenformen der Erde nicht kontinuierlich, sondern in Schüben (oder: Phasen) erfolgte, innerhalb deren die exogenen und die endogenen Kräfte in unterschiedlichen Kombinationen und in unterschiedlichen Stärken wirksam wurden. Aus diesem Grunde hinterließ jede Entwicklungsphase eine für sie typische Reliefgestalt, die trotz späterer Weiterentwicklung oder Veränderung doch wenigstens in ihren Grundzügen erhalten ist. Für die Bewertung des Reliefalters gilt als Faustregel: „Je schärfer ausgeprägt die Formen eines Reliefs sind, desto jünger ist das Relief. Je verschliffener die Formen (oder einzelne Formelemente) sind, desto älter ist es“. Da nun jedes ältere Relief eine jüngere Überformung durchmacht, sind in der Regel in jeder Landschaft jüngste Reliefformen neben älteren und neben den Spuren ältester feststellbar. Endogene Kräfte sind Kräfte, die ihren Ursprung im Erdinneren haben. Namentlich handelt es sich um alle Kräfte, die tektonische, magmatische und metamorphe Vorgänge bestimmen und die Oberflächengestalt der Erde aus dem Erdinneren bestimmen bzw. formen, d.h. bspw. Vulkanismus, Gebirgsbildung, Erdbeben und sonstige Plattenbewegungen. Exogene Kräfte hingegen wirken von außen auf die Erde ein: marine (durch das Meer), fluviale (fließwasserbedingt), glaziale (durch Gletscher) und äolische (vom Wind angetrieben) Kräfte üben eine stetige Veränderung auf die Erdoberfläche aus, die ihren Ausdruck in Form von Verwitterung, Abtragung/Erosion und Verlagerung findet. Es ist davon auszugehen, dass in den Zonen der feucht-gemäßigten Waldklimate der mittleren Breiten die nachhaltigste Reliefentwicklung vor etwa 70 bis 35 Millionen Jahren (im Tertiär) einsetzte, vor allem durch die erneute Hebung aller Mittelgebirge. Man kann daher die „Tertiären Rumpfflächen“ der europäischen Mittelgebirge mit ihrem Stockwerkbau und ihren Rumpftreppen als die 1. Reliefgeneration bezeichnen. In diese Rumpfflächen haben sich Talsysteme eingeschnitten, deren alte Talböden heute noch hoch über den jetzigen Talböden zu finden sind, etwa in der „Trogfläche“ parallel zum Mittelrheintal. Diese Flächen bilden die 2. Reliefgeneration. Während der Kaltzeiten des Eiszeitalters (= Pleistozän) gewann die Tiefenerosion gegenüber der flächenhaften Abtragung an Bedeutung und Wirksamkeit. Die Kerbtäler in den europäischen Mittelgebirgen zählen zur 3. Reliefgeneration. Während der Warm...