Ökologische Prozesse: Brandregeneration, Sukzession und Stoffkreisläufe
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Regeneration nach einem Brand
Die Regeneration eines Ökosystems nach einem Brand ist ein komplexer Prozess, der mehrere Phasen durchläuft:
Phase 1: Überleben und Initialisierung
Überlebende Organismen und die Samen von Pionierpflanzen überdauern. Der Boden kann komplett beschädigt sein.
Phase 2: Beginn der Regeneration
Wenn der Boden nicht vollständig beschädigt ist, beginnt eine Regeneration. In den ersten Jahren bildet sich eine Weide aus krautigen Pflanzen. Wenn die oberste Bodenschicht (Sohle) entfernt wurde, kann die Regeneration verzögert werden oder ganz ausbleiben.
Phase 3: Dominanz niedriger Sträucher (10-15 Jahre)
Nach 10 bis 15 Jahren dominieren niedrige Sträucher neben dem Gras. Verbrannte Baumstämme zersetzen sich und nähren den Boden. Die Tierpopulation nimmt zu.
Phase 4: Entwicklung zum Buschwald (30-35 Jahre)
Große Sträucher dominieren. Die Entwicklung zu einem Buschwald kann 30 bis 35 Jahre dauern. Dies ermöglicht die Ansiedlung von Säugetieren wie Füchsen.
Phase 5: Waldformation (50-60 Jahre)
Die Bildung eines Waldes kann 50 bis 60 Jahre dauern. Selbst nach einem halben Jahrhundert sind weitere Anstrengungen notwendig, um eine stabile und vielfältige Lebensgemeinschaft zu erhalten.
Sekundäre Sukzession
Die sekundäre Sukzession beschreibt die Entwicklung eines Ökosystems in einem bereits bestehenden, aber gestörten Gebiet:
Phase 1: Verlust der Wassertiefe
Eine Lagune verliert an Tiefe durch die Ablagerung von Sedimenten und die Einbringung von organischen Stoffen. Binsen und Schilf breiten sich aus, und terrestrische Tiere siedeln sich an.
Phase 2: Auftreten von Uferlinien und Bäumen
Alte Uferlinien treten hervor, und feuchtigkeitsliebende Bäume siedeln sich an. Vögel und andere Tiere, die für diese Umgebung typisch sind, finden sich ebenfalls ein.
Phase 3: Waldentwicklung
Wenn die Feuchtigkeit abnimmt, entsteht ein Wald, der Lebensraum für viele Tiere bietet.
Abiotische Faktoren
Abiotische Faktoren sind nicht-lebende Komponenten eines Ökosystems, die das Leben beeinflussen:
Bodentextur
Die Textur des Bodens kann sandig, lehmig oder gemischt sein.
Wasser
Die Verfügbarkeit von Wasser ist entscheidend für wasserliebende und trockenheitstolerante Arten. Auch die geringe Menge an Wasser in der Luft spielt eine Rolle.
Chemische Zusammensetzung und pH-Wert
Die chemische Zusammensetzung und der pH-Wert des Bodens (z.B. salziger oder neutraler Boden) beeinflussen die Pflanzen- und Tierwelt.
Salzgehalt
Der Salzgehalt des Wassers unterscheidet Süßwasser- und Salzwasserumgebungen.
Licht
Die Lichtverfügbarkeit variiert je nach Tiefe:
- Euphotische Zone: Maximal 50 m Tiefe, ausreichend Licht für Photosynthese.
- Oligophotische Zone: Halbschattenbereich mit weniger Licht.
- Aphotische Zone: Dunkler Bereich ab 500 m Tiefe, kein Licht.
Temperatur
Die Temperatur beeinflusst den Sauerstoffgehalt und führt zu Temperaturunterschieden zwischen Oberflächengewässern, Ozeanen und tiefen Bereichen, in denen Strömungen Nährstoffe und Sauerstoff verteilen.
Der Kohlenstoffkreislauf
Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt die Bewegung von Kohlenstoff zwischen der Atmosphäre, den Ozeanen, der Erde und Lebewesen:
Photosynthese und Kohlenstoffaufnahme
Pflanzen, Algen und einige Bakterien betreiben Photosynthese, indem sie CO2, Wasser und atmosphärischen Kohlenstoff aufnehmen und in organische Verbindungen umwandeln.
Kohlenstoff in der Nahrungskette
Dieser Kohlenstoff durchläuft alle trophischen Ebenen über die Nahrungskette.
Rückführung in die Umwelt
Ein Großteil des Kohlenstoffs gelangt durch die Atmung aller Lebewesen (Produzenten, Konsumenten) wieder in die Umwelt.
Bildung fossiler Brennstoffe
Organische Reste werden von Sedimenten begraben und durchlaufen einen langwierigen Prozess, der zur Bildung von Kohle oder Erdöl führt.
Natürliche und anthropogene CO2-Quellen
In der Natur wird die Atmosphäre durch vulkanische Eruptionen und die Verbrennung von Pflanzenmaterial mit CO2 angereichert. Auch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Öl oder Kohle trägt dazu bei.
Kohlenstoff in marinen Organismen
Marine Organismen bilden ihre Schalen aus im Wasser gelöstem Kohlenstoff.
Der Stickstoffkreislauf
Der Stickstoffkreislauf beschreibt die Umwandlung und Bewegung von Stickstoff durch die Biosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre:
Stickstoffaufnahme durch Pflanzen
Pflanzen können Stickstoff nur in Form von Salzen aufnehmen, die in Wasser gelöst sind. Sie wandeln den aufgenommenen Stickstoff in organische Verbindungen (z.B. Proteine) um.
Stickstofffixierung
Einige Organismen fixieren atmosphärischen Stickstoff und wandeln ihn um, darunter stickstofffixierende Bakterien im Boden (z.B. Rhizobium).
Stickstoff in der Nahrungskette und Rückführung
Die organischen Stickstoffverbindungen gelangen über die Nahrungskette weiter. Wenn Organismen sterben oder Ausscheidungen abgeben, gelangt der Stickstoff zurück in die Umwelt.
Zersetzung und Nitratbildung
Organischer Stickstoff aus Detritus wird durch Bakterien zersetzt und zu Nitrat im Boden umgewandelt.
Denitrifikation
Nitrate werden von anderen Bakterien in gasförmigen Stickstoff umgewandelt und gelangen so zurück in die Atmosphäre.
Künstliche Stickstofffixierung
Atmosphärischer Stickstoff kann auch künstlich fixiert werden, um anorganische Dünger zu produzieren. Dabei gelangt Nitrat ins Grundwasser und beeinflusst den Stickstoffkreislauf.