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Ansätze und Grundlagen für die Analyse von Ökosysteme.

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Präsentation zum Thema: "Ansätze und Grundlagen für die Analyse von Ökosysteme."—  Präsentation transkript:

1 Ansätze und Grundlagen für die Analyse von Ökosysteme

2 Verwendung/Anwendung von Landschafts- ökologischen Daten in der Planung verschiedene Maßstäbe

3 Landschaften als Ökosysteme Photo 1und 2 Hochgebirgsökosystem mit Vergletscherung Perrito Moreno Gletscher Patagonien

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6 Hochgebirgsökosystem nicht vergletschert Bariloche, Argentinische Anden

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8 Hochgebirgsökosysteme, arid Ostabdachung der Argentinischen Anden bei San Juan

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12 Die Systemtheorie als Grundlage für die Analyse von Landschaften

13 Historische Übersicht der Begriffsentwicklung Ökologie (E. Haeckel; 1866) Biozönose (K. Moebius; 1877) Biosphäre (F. Ratzel; 1897) Human Ecology (H.H. Barrows; 1923) Ecosystem (A.G. Tansley; 1935) Landschaftsökologie (C. Troll; 1939) Biogeochemical Cycle (G.E. Hutschinson; 1944) Geosystem (V.B. Sočava; 1963) Biogeozönose (N. Suhacĕv & N.W. Dylis; 1964)

14 LESER (1976/1997):Landschaftsökologie. Ansatz, Modelle, Methodik, Anwendung. Stuttgart.

15 KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

16 Systembestandteile Elemente Korrelationsvariable Speicher Regler Relationen Abhängigkeiten Input/Output Ja/nein Subsysteme

17 KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt

18 Kopplungsarten bei Relationen Reihenkopplung Parallelkopplung Direkte Rückkopplung Indirekte Rückkopplung Arten von Systemen Korrelationssystem Prozeßsystem Prozeß-Reaktionssystem

19 KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

20 Struktur der Systeme ist zeitabhängig; Änderung erfolgt tageszeitlich jahreszeitlich mit Sonnenflecken mit Klimaschwankung daraus resultieren verschiedene Systemzustände Der Wechsel von Zustand 1 zu Zustand 2 erfolgt durch input/output Dynamik des Systems Stabilität Belastbarkeit Regelung eines Systems

21 Stabilität: System nimmt bei Input/Output anderen Systemzustand ein, kehrt jedoch nach einer bestimmten Zeit wieder in den Ausgangszustand zurück (Relaxionszeit). Rückkehr wird in der Regel durch negative Rückkopplung (Schleifen) gesteuert. Belastbarkeit: System ist soweit belastbar wie die Rückkehr in den Ausgangszustand nach Input/Output möglich ist. Regelung: System ist geregelt, wenn Sollwerte für Systemelemente durch Einschalten eines Reglers nicht über- bzw. unterschritten werden.

22 Stabilität von Zuständen Schwellenwert KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

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24 Betrachtung eines Korrelationssystems

25 Korrelationssysteme Geometrische Variablen Fläche Durchmesser Reliefenergie Rauheit Wölbung etc. nicht geometrische Variablen Bodenfeuchte Korngrößenverteilung Sorption Landnutzung

26 Relationen Jedes Element wird bezüglich seiner Relationen getestet. Korrelation und Regression Wirkung der geometrischen Variablen auf stoffliche (nicht geometrische) Variable z.B. Wirkung von Reliefparameter Vegetation auf Energiehaushalt, Wasserhaushalt Wichtiger Forschungsbereich Physische Geographie

27 Beispiel Strahlungshaushalt Rückkopplungsfreie Relationen HangneigungExpositionAbschattung Potentielle Globalstrahlung -

28 KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

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30 Prozeßsystem

31 Prozeßsysteme Energiehaushalt Atmosphäre aA + V + L + aQ s = A A + G aA= absorbierte Ausstrahlung V= latenter Wärmestrom L= fühlbarer Wärmestrom aQ s = absorbierter kurzwellige Strahlung A A = Ausstrahlung Atmosphäre G= Gegenstrahlung

32 Erde (Q + q) (1-α) + G = V +L +A E (Q+q) (1-α) = direkte + diffuse Sonnenstrahlung A E = Ausstrahlung Erde

33 Klimatisches Prozeßsystem KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

34 Hydrologisches Prozeßsystem KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

35 Laterale Transporte Verknüpfung von unterschiedlichen räumlichen Einheiten KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

36 Horizontale und vertikale Verknüpfung KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

37 Prozeß-Reaktionssystem

38 Korrelationssystem + Prozeßsystem Korrelationsvariable System mit möglichst allen Variablen System mit den messbaren Variablen

39 Eingriffe des Menschen Input läuft nach Prozeß- Reaktions-system ab Landwirtschaft Siedlungen Unterscheidung der zeitlichen und räumlichen Wirksamkeit Durchdringung von Prozeß-Reaktionssystem und sozio-ökonomischen Systemen Kontrollsystem

40 Prozeß-Korrelationssystem KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

41 Systemmodell

42 Zusammenfassung der Systemanalyse Modellbildung

43 Analyse der Elemente, Relationen, Struktur Analyse des Verhalten (Input/Output) Analyse der Belastbarkeit und Regelung (Eingabe von Störgrößen) Arten von Modellen Systemanalyse Bei jedem Schritt Rückkopplung durch Modellbildung HypotheseModellEmpirische Untersuchung Qualität des Modells Verbesserung der Hypothese materiellen (Flußbauten) idellen symbolische Systemdarstellung mathematische (Gleichungen) Korrelationssysteme Prozeßsysteme, Prozeß-Reationssystem Kontrollsysteme (Einbeziehung von anthropogenen Teilsystemen)

44 KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

45 Räumliche Betrachtung von Ökosystemen. Das Maßstabsproblem

46 LESER (1976/1997):Landschaftsökologie. Ansatz, Modelle, Methodik, Anwendung. Stuttgart.

47 Raumgliederungen Naturräumliche Gliederung: J. Schmithüsen, K. H. Paffen, J.H. Schulze ( ) Naturräumliche Ordnung: E. Neef, G. Haase, H. Richter ( )

48 KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

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50 Naturräumliche Gliederung LESER (1976/1997):Landschaftsökologie. Ansatz, Modelle, Methodik, Anwendung. Stuttgart.

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52 Naturräumliche Ordnung LESER (1976/1997):Landschaftsökologie. Ansatz, Modelle, Methodik, Anwendung. Stuttgart.

53 Topologische Dimensionen komplexe Standortanalyse an den ausgewählten Tesserae registrierbare Parameter halbquantitative Merkmale qualitative Merkmale Kennzeichnung und Typisierung der Tope

54 Nach HAASE (1979) können diese Daten in zwei Gruppen eingeteilt werden Gruppe 1: Kennwerte der Substanz und Stoffumsätze stabile anorganische Merkmale (Bodenform, reliefeigenschaften, hydrologische Merkmale) variable anorganische Merkmale (Bodenfeuchteregime, Bodenwärmestrom) labil variable ökologische Merkmale (Vegetationsausstattung, Tierwelt, Biomassenproduktion)

55 Gruppe 2: Merkmale des Wirkungsgefüges, die spezifische Systemeigenschaften aufzeigen Variabilität als Summenmerkmal (Reaktion eines Systems auf kurzzeitig wechselnde Einflüsse (Wetter)) Rhythmizität als Summenmerkmal (jahreszeitliche tageszeitliche Systemänderungen Persistenz als Summenmerkmal (Pufferungsvermögen gegenüber Eingriffen (Puffersysteme Boden (hydrologisch/chemisch))) Diversität als Summenmerkmal (stoffliche und funktionale Vielfalt in den Elementen und Reaktionen

56 Beispiele für Parameter zur Kennzeichnung von Topen

57 Bodenartendiagramm Bodenkundliche Kartieranleitung 1994

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60 Die Chorologische Dimension

61 Chorische Dimension GeokomponentenTopePartialkomplexe Choren fürsind Zur Kennzeichnung der Choren Mosaikcharakter der topischen Einheiten (Lagebeziehungen als Folge der Genese entsprechend gekoppelter Tope  Toposequenz Verflechtungsmuster basierend auf den verbindenden Prozessen (kommunizierende Tope, diese Verkettungform ergibt geosynergetische Catena) Mensur (kennzeichnet die inneren Maß- und Größenverhältnisse) Inventur (Gesamtheit der vorkommenden Geotypen

62 Verknüpfung von Öko/Geotopen entlang einer Catena aus: KLUG & LANG 1983

63 Geotope und Geochoren sind damit räumlich vergesellschaftete Ausschnitte der Geosphäre unterschiedlicher Dimensionsstufe Vielzahl der intern und zwischen den Elementen ablaufenden Prozessen ist kennzeichnend für offenes System Anwendung der Möglichkeit der Systemanalyse

64 LESER (1976/1997):Landschaftsökologie. Ansatz, Modelle, Methodik, Anwendung. Stuttgart.

65 Parameter für die Chorologische Dimension

66 Gelände- und Stadtklima bei Strahlungswetter

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69 Geosphärische Dimension

70 Parameter in der Geosphärischen Dimension MÜLLER HOHENSTEIN/ WALTER etc./SCHULZ

71 Beispiele für Geospärische Parameter

72 Niederschlag Jährlichkeit AHNERT (1986): The magnitude frequency index. Zeitschrift f. Geomorphologie

73 Temperatur/ Feuchte

74 Temperaturgang Thermoisopletendiagramme zur Charakterisierung des Temperaturganges MÜLLER-HOHENSTEIN (1981): Die Landschaftsgürtel der Erde. Stuttgart.

75 Geosphärische Dimension (Sommerfeuchte Tropen) SCHULTZ (2002): Die Ökozonen der Erde. Stuttgart.

76 Darstellung eines Parameters der Geosphärischen Dimension (Bodenzonen)


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