Ansätze und Grundlagen für die Analyse von Ökosysteme

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

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

Hochgebirgsökosystem nicht vergletschert Bariloche, Argentinische Anden

Hochgebirgsökosysteme, arid Ostabdachung der Argentinischen Anden bei San Juan

Die Systemtheorie als Grundlage für die Analyse von Landschaften

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)

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

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

Betrachtung eines Korrelationssystems

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

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

Beispiel Strahlungshaushalt Rückkopplungsfreie Relationen Hangneigung Exposition Abschattung Potentielle Globalstrahlung -

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

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

Prozeßsystem

aA= absorbierte Ausstrahlung Prozeßsysteme Energiehaushalt Atmosphäre aA + V + L + aQs = AA + G aA= absorbierte Ausstrahlung V= latenter Wärmestrom L= fühlbarer Wärmestrom aQs= absorbierter kurzwellige Strahlung AA= Ausstrahlung Atmosphäre G= Gegenstrahlung

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

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

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

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

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

Prozeß-Reaktionssystem

Prozeß-Reaktionssystem Korrelationssystem + Prozeßsystem Korrelationsvariable System mit möglichst allen Variablen System mit den messbaren Variablen

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

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

Systemmodell

Zusammenfassung der Systemanalyse Modellbildung

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

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

Räumliche Betrachtung von Ökosystemen. Das Maßstabsproblem

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

Naturräumliche Ordnung: E. Neef, G. Haase, H. Richter (1966-1968) Raumgliederungen Naturräumliche Gliederung: J. Schmithüsen, K. H. Paffen, J.H. Schulze (1948- 1955) Naturräumliche Ordnung: E. Neef, G. Haase, H. Richter (1966-1968)

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

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

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

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

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

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)

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

Beispiele für Parameter zur Kennzeichnung von Topen

Bodenartendiagramm Bodenkundliche Kartieranleitung 1994

Die Chorologische Dimension

Zur Kennzeichnung der Choren Chorische Dimension Geokomponenten für Tope sind Partialkomplexe Choren 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

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

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

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

Parameter für die Chorologische Dimension

Gelände- und Stadtklima bei Strahlungswetter

Geosphärische Dimension

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

Beispiele für Geospärische Parameter

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

Temperatur/ Feuchte

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

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

Darstellung eines Parameters der Geosphärischen Dimension (Bodenzonen)