Klima und Energie

Klima und Energie

Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676

e-mail: Luther.Gerhard@vdi.de luther.gerhard@mx.uni-saarland.de (für größere Dateien)

Homepage: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/

Dr. Gerhard Luther

Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E26

D-66041 Saarbrücken EU - Germany

V_EKW3_0cUebersicht_Biomasse.ppt

0. Klima <> Energie

1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln

1.1 Ein Entwicklungsproblem 1.2 Ein Energieproblem (Endlichkeit der Ressourcen; Lieferengpässe : Preise) 1.3 Ein Klimaproblem

2. Wo stehen wir und was ist zu erwarten

2.1 CO2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – 2005

2.2 Trend und Trend-brechende Aktivitäten: 2.2a Zum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKW‘s

3. Einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung

3.1 Sonnenenergie (

Offshore Wind

, Biomasse,

direkte Umwandlung

)

3.2 Energieeinsparung beim Verbrauch 3.3 Fossile Kraftwerke hoher Effizienz

Strategische Reserve:

demnächst:

3.4 Fossile Kraftwerke mit CO2 Sequester 3.5 Solarthermische Kraftwerke im Süden

vermutlich bald:

3.6 Kernkraftwerke der „Generation IV“ (inhärent sicher, nachhaltig, Proliferations-gesichert)

vielleicht:

3.7 Fusionsreaktor ( Iter, Demo, Proto, >> „Standard FuKw“)

Klima und Energie

Hier geh t‘s w

eiter

Biomasse

3.12

3.12.0 Was ist alles Biomasse

3.12.1 Gegenwärtige Biomasse Nutzung bei uns (in BRD und EU) 3.12.2 Traditional Biomass Use in the World

3.12.3 Potentiale der Biomasse

3.12.4 Große Vielfalt der Biomasse Nutzung

3.12.5 Förderung von Strom aus Biomasse durch das EEG

3.12.6 Energiepflanzen: Für manche noch ein gewöhnungsbedürftiger Gedanke (nur Hinweis)

3.12.7 Die Erde als Verwerter von Sonnenenergie

^3.12.71 Die Erde aus dem Weltall betrachtet

^3.12.72 Welchen Anteil der Erde dürfen wir bewirtschaften?? Nur eine Frage-keine Antwort

^3.12.73 Einige pflanzenökologische Grundlagen

.730 Hauptsätze der Ökologie; . 731 Ökologische Grundbegriffe

.732 Nichlinearität der Prozess-Umwelt Beziehung .733 Das Ökosytem und seine Struktur .734 Produktion in der Sukzession (fehlt noch)

3.12.74 Wieviel produzieren die natürlichen Ökosysteme

.741 BiomasseSpeicher

^.742 BiomasseProduktion

3.12.8 Hinweis auf eine umfassende Biomasse-Vorlesung im www.

3.12.

Quelle: siehe Kopfzeile; U-Stgt-IER ; Prof. Grundlagen der Nutzung Erneuerbarer Energien II- Biomasse; SS2005, Folie 1.08

3.12.0 Was ist Biomasse

Quelle: siehe Kopfzeile; U-Stgt-IER ; Prof. Eltrop: Grundlagen der Nutzung Erneuerbarer Energien II- Biomasse; SS2005, Folie 1.19

Gegenwärtige Biomasse Nutzung bei uns

(in BRD und EU)

3.12.1

Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: Juni 2005“ ; Seite 11 verfügbar über: http://www.erneuerbare-energien.de

BRD:

Endenergie aus erneuerbaren Energien in 2004

Biostrom = 1. {Biogas+Klärgas+Deponiegas}

2. Biogener (=50%) Anteil

Abfallverbrennung

3. biogene FestBrennstoffe

Wdh. aus 1.1521 End- und Primärenergie aus RE, in BRD

biogene Brenstoffe

Wärme

Wasser

Wind

Bio- Diesel Bio-

Strom

= 0,47 [EJ]

Zum Vergleich:

Endenergie BRD 2002 ca. = 9,3 [EJ]

S G

Wiederholung aus EKW1

Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: März 2004 –“ ; Seite 26

EU15: ^2002: Anteil erneuerbarer Energien an Primärenergie

B

Wa

Wind

BRD France

Wdh aus: 1.1523 RE in Europa und in der Welt

Wiederholung aus EKW1

EU25: ^2004: Anteil erneuerbarer Energien an Primärenergie

Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: Dezember 2005, p.24“ ;

Vorherrschend:

Biomasse

Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – …– Stand: März 2004 p. 26 und Stand 2005.12-Internet-Update_p.24

Vergleich der Angaben für 2002 und 2004: be careful !!

B

Wa

Wind

BRD France

2004 AD

2002 AD

Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand:Juni 2005 –“ ; Seite 29

EU 2003: Nutzung erneuerbarer Energien ( Endenergie)

BRD

France

Wind

Geothermie

Wiederholung aus EKW1

Vorherrschend:

Biomasse

Traditional Biomass Use in the World

3.12.2

IEA: World Energy Outlook 2002, Chap. 13 Energy & Power,Fig.13.12; p.28

The Link between Poverty

and Share of Traditional Biomass

in Residential Energy Consumption (%)

IEA: World Energy Outlook 2002, Chap. 13 Energy & Power,Fig.13.12; p.28

Share of Traditional Biomass

in Residential Energy Consumption , 2000

Potentiale der Biomasse

3.12.3

Quelle: siehe Kopfzeile; U-Stgt-IER ; Prof. Eltrop: Grundlagen der Nutzung Erneuerbarer Energien II- Biomasse; SS2005, Folie 1.26

Quelle: siehe Kopfzeile; U-Stgt-IER ; Prof. Eltrop: Grundlagen der Nutzung Erneuerbarer Energien II- Biomasse; SS2005, Folie 1.32

Potentiale zur Nutzung von Biomasse in BRD

unter Berücksichtigung von Nutzungskonkurrenzen im Jahr 2050

BQuelle: DPG-Klimaschutzstudie 2005, p.52

UrQuelle: Nitsch, J e.a.: „Ökologisch optimierter Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland,(2004)“, Abb.5.2.; BMU-Studie

Technische Potenziale an festen Bioenergieträgern in der Welt

Zum Vergleich: Primärenergieverbrauch Welt 2000: 400 EJ/a. [5]

BQuelle: DPG-Klimaschutzstudie 2005, p.50 : Urquelle: BMVEL: Leitfaden Bioenergie (CD)

Große Vielfalt der Biomasse Nutzung

Methoden: direkt,

thermochemisch Umwandlung, physiko-chemisch Umwandlung, biochemisch Umwandlung

Produkte: Wärme, Strom,

Treibstoff, Materialien Also:

Biomasse: universell und ewig,

aber limitiertes „Einkommen“

3.12.4

Quelle: siehe Kopfzeile;U-Stgt-IER: Prof. Eltrop: Grundlagen der Nutzung Ereneuerbarer Energien II- Biomasse; SS2005, Folie 1.17

Quelle ZAE-Gaderer2002 in: http://www.muc.zae-bayern.de/zae/a4/deutsch/pub/gaderer/Thermische_Biomassenutzung.pdf p.2

Eine andere Darstellung:

Förderung von Strom aus Biomasse durch das EEG

BQuelle: http://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/eeg_2004/gesamt.pdf

3.12.5

Nur der Vollständigkeit halber angegeben:

Nur der Vollständigkeit halber angegeben:

Nur der Vollständigkeit halber angegeben:

Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: Dezember 2005, p.19“ ;

Noch relativ übersichtliche Zusammenfassung

Energiepflanzen:

Für manche noch ein gewöhnungsbedürftiger Gedanke

3.12.6

Die Erde

als Verwerter

von Sonnenenergie

3.12.7

Wir betrachten die Erde zunächst aus dem Weltall

3.12.71

The photograph which shows the relativelv small proportion of the earth covred by vegetation

Wie grün ist die Erde

BQuelle: Lovelock Siehe auch quantitative Darstellung in Folie 63 Global Net Productivity, H.Lieth, Uni Osnabrück

A composite photograph showing the earth at night as seen from space

,

illustrating the massive amounts of energy used by humans

and the spread of urban areas .

The Earth at Night

as seen from space

BQuelle: Lovelock

Algal life in the oceans: - abundant coloured red and yellow, - sparse coloured blue and purpIe and showing the tropical ocean deserts.

Ocean algae are essential for climate regulation (CO2 sink).

BQuelle: Lovelock

LEBEN und Wüste in den Weltmeeren

In welchem Anteil und Ausmaße können, müssen, wollen, dürfen wir die Erde bewirtschaften ???

3.12.72

Dorset, England. Pre-agribusiness English countryside.

BQuelle: Lovelock

--- How we are changing the face of the Earth to feed six billion people. It is as much j. part of g~ating as greenhouse gas emissions.r ) ( /

BQuelle: Lovelock

Einige

Pflanzenökologische Grundlagen

3.12.73

Meine Quelle für die Fakten:

Ein wirklich tolles Buch !!

Insbesondere die Kapitel aus Teil 4 Ökologie

von Prof. Christian Körner, Basel >>>>>

Hinweis: Vortrag von C. Körner beim AKE: „Wälder als CO2-Speicher“ :

http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/AKE_Archiv/AKE2006F/Links_AKE2006F.htm#AKE2006F_05

Bemühungen um ein konzeptionelles Gedankengebäude

• Jede ungestört wachsende Population von Individuen

erreicht Ressourcen-Limitierung

• In einem gemeinsamen Lebensraum können zwei Arten nur dann auf Dauer existieren, wenn sie unterschiedliche funktionelle Nischen ^besetzen.

• Die Bestandesdichte beeinflusst Populationen oder Artengemeinschaften so, dass sich die Individuenzahl

stabilisiert ^oder zyklischen Änderungen unterliegt.

• Die verfügbare Energie verringert sich entlang der Nahrungskette

„Hauptsätze“ der Ökologie

Der rote Faden: Ressourcen und Raumlimitierung

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.889

3.12.730

Der Angelpunkt: Ressourcen und Raum- Limitierung

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.889

Ressource für Pflanzen:

Sonnenstrahlung

Bodennähstoffe, Wasser Symbionten und Bestäuber

weiterhin: Temperatur, Raum als „Platz“ , Zeitnischen (z.B. für Blüte)

Ökologische Nische: eine bestimmte Konstellation von Ressourcenangebot und

Störung Störung von Ökosystemen:

ziemlich allgegenwärtig; z.B.:

Feuer, Überflutung, Kahlfraß ; Beweidung

„gap dynamic“ durch umgestürzte Bäume im Wald Ökologische Grundbegriffe:

3.12.731

Limitierung, Fitness, Optimum:

Limitierung

• Limitierung wovon (also: was gibt es zu wenig?):

Licht, Wasser, Nährstoffe, Sonne

• Limitierung wofür (also: welche Zielvariable wird begrenzt ?):

Zwei grundsätzlich verschiedene Ansatzpunkte:

(1) Produktion von Biomasse, Wachstum

Agrarwissenschaften haben Biomasse orientiertes Limitierungskonzept

(2) Existenz (Fortbestehen) von Arten in einem Lebensraum:

^Ökologie

eine Ressourcenlimitierung für die Biomasse (z.B. Stickstoffmangel) kann z.B. die Existenz- bedingung für das Fortbestehen spezieller Arten sein (da es die Konkurrenz vom Hals hält) Biodiversität wird durch wachstumsbegrenzenden Mangel befördert.

Fitness:

• Langfristig

als Art im Raum präsent zu bleiben

^und

erfolgreiche

Nachkommen

hervorbringen Fitness kann, sie

muss

^aber

nicht

mit großer individueller

Biomasse

einhergehen !!

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.890

Limitierung, Fitness

, Optimum

Optimierung

(1) Agronomische Optimierung :Produktion von Biomasse, Wachstum

Unter welchen Umweltbedingungen ergibt sich das größte Wachstum, Leistungsoptimum aber oft verminderte Widerstandkraft

(2) Ökologische Optimierung: Existenzsicherung von Arten

Resultat einer optimalen Harmonisierung vieler Lebensfunktionen

( neben Biomasse auch Fortpflanzung, Standorterhalt etc.)

Folge der ökologischen Maximierung:

Man kann nicht davon ausgehen, dass dort wo Arten ihr Häufigkeitsmaximum haben

die einzelnen Umweltfaktoren im Optimalbereich für die Biomasseproduktion dieser Arten liegen

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.890

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb.12.1

Ökologisches Optimum unter Konkurrenz

meist nicht

bei maximaler Wuchsleistung unter Isolierung

Abb. 12.1:

Natürliches Vorkommen und maximale Wuchsleistung von isolierten Individuen einer Pflanzenart entlang eines Umweltgradienten.

Zwischen der größten Häufigkeit des Vorkommens einer Art (ökologisches Optimum)

und jenen Bedingungen unter denen in einem Experiment ohne Konkurrenz von anderen Arten die höchsten Wuchsleistungen erzielt wird, besteht meisten ein deutlicher Unterschied.

Diese Diskrepanz wird durch die

Wechselwirkung abiotischer und biotischer Faktoren und Störungen am Wildstandort

( Konkurrenz, Herbivore, pathogene, Symbionten, Feuer, mechanische Beeinträchtigungen)

erklärt

oder hat historische Gründe (Ausbreitungsgeschwindigkeit).

Häufig sind unter physiologisch optimalen Wachstumsbedingungen für eine Art

andere Arten konkurrenzfähiger, weil sie mit irgendeinem der Standortfaktoren besser zurechtkommen oder zuerst da waren.

Die Häufigkeitsverteilung kann auch mehrgipfelig, extrem schmal oder sehr breit sein.

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb.12.1 _Bildunterschrift

Nichlinearität

der Prozess-Umwelt Beziehung

Nichtlinearität von Prozess-Umwelt-beziehungen ist die Regel.

Typische Beispiele: Temperaturwirkung auf Atmung und Wachstum

CO2-Wirkung auf Photosynthese

Lichtwirkung

auf Photosynthese >>> >

3.12.732

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb.12.3, p.893

Variable Lichtintensität

(A) und

Photosyntheserate

(B)

L = linearer Bereich, initial slope K = nicht linearer Bereich

S = Sättigungsbereich

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.892

Lichtwirkung auf die Photosynthese:

• Maßgeblich ist nicht die aufsummierte Globalstrahlung sondern

Integral { Photosyntheserate( Lichtintensität( t ) ) } dt

•

Die Blattphotsynthese der meisten Pflanzen ist

bei 25% der vollen Sonnenstrahlung nahezu lichtgesättigt !

•

Bei sehr schwachem Licht reagiert die Photosynthese sehr empfindlich (eben linear)

Das Ökosytem und seine Struktur

Öksystem := Gesamtheit aus

interagierenden abiotischen und biotischen Komponenten in einem abgegrenzten Gebiet

Ein sich weitgehend selbs regulierendes Wirkungsgefüge von Lebewesen und Umwelt

Biotop := die abiotische Komponente, der Standort

Biozönose := das lebende Inventar (Lebensgemeinschaft)

Es existiert eine enge Verwobenheit zwischen Biotop und Biozönose.

( z.B. wo lange genug Fichten wachsen entsteht ein Fichtenwaldboden)

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.894

3.12.733

Das Ökosytem und seine Struktur

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.894 +895

Hierarchische Struktur: Biozönose Phytozönose

Population (Fortpflanzungsgemeinschaft) Individuum (Genotyp), Klon

Taxonimische Struktur: Anwesenheit bestimmter Pflanzenarten prägt den

Charakter eines ÖkosystemsBiozönose Artengefüge: Anzahl der Arten und

relative Abundanz (Häufigkeit) der einzelnen Arten Biodiversität: durch Artenzahl quantifiziert,

umfasst auch Vielfalt der Artengemeinschaften

Funktionelle Struktur: Primärproduzenten

Konsumenten (Lebendfresser) Herbivore (Pflanzenfresser)

Carnivore (Räuber erster, zweiter und weiterer Ordnung Destruenten (Zersetzer)

Detritophage (Abfallfresser wie Milben, Würmer)) Mineralisierer ( Bakterien, spezielle Pilze)

Die Glieder jedes Ökosystems sind durch derartige Nahrungsketten (-netze), die Energieflüsse und stoffkreisläufe miteinander rückgekoppelt verknüpft.

Daher:

Gewisse Selbstregulation

gegenüber von außen aufgeprägten Veränderungen

Vereinfachtes Schema eines vollständigen Ökosystems

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, Abb.12.4, p.895; UrQuelle: Ellenberg

Produktion in der Sukzession

Quelle: Townsend Ökologie, Abschnitt 9.4.2 p.386 ff

3.12. 734

Quelle: Townsend Ökologie, Abschnitt 9.4.

Sukzession = Wiederbesiedlung nach massiver Störung ;

z.B. Wiederbesiedlung von Brachland, nach Feuer etc.

Die typische Abfolge

dominanter Vegetation ist:

•

Annuelle Wildkräuter

• krautige Perenne

• Büsche

•

• Bäume früher Sukzessionsstadien

• Bäume später Sukzessionsstadien

Wiederbesiedlung nach massiver Störung:

Pionierarten können sich durch schnelle Verbreitung oder bereits vorhandene Samen rasch im gestörten Habitat

eines noch kürzlich bewirtschafteten Feldes ansiedeln.

Quelle: Townsend Ökologie, Abschnitt 9.4; Tab.9.4.

Frühe Sukzessionspflanzen haben eine unbeständige Lebensweise.

Sie können in der Konkurrenz mit später auftretenden Arten nicht bestehen,

Also müssen sie wachsen und die verfügbaren Ressourcen rasch verbrauchen und sich fortpflanzen.

Hohe Wachstums- und Photosyntheseraten

sind die wichtigsten Eil!enschaften dieser Arten.

In der Sukzession später kommende Pflanzen

^haben

viel niedrigere Wachstums- und Photosyntheseraten

^.

aber sie können

im Schatten keimen

-z. B. unter dem Blätterdach eines Waldes.

auch bei niedrigen Lichtintensitäten weiterwachsen

-langsam zwar, aber doch schneller als die Pflanzen, die sie ersetzen

Wiederbesiedlung nach massiver Störung:

Quelle: Townsend Ökologie, Abschnitt 9.4; Tab.9.4.

^{[mg CO2 dm-2 h-1]}

Sommerannuelle : 35 -18

Abutilon theophrasti 24 Amaranthus retroflexus 26 Ambrosia artemisiifolia 35

Ambrosia trifida 28 Chenopodium album 18 Polygonum pensylvanicum 18

Setaria faberi 38

Winterannuelle : 20 -22

Capsella bursa-pastoris 22 Erigeron annuus 22 Erigeron canadensis 20 Laduca scariola 20

Krautige Perenne: 20

Aster pilosus 20

Bäume früher Sukzessionsstadien 10 - 26

^{[mg CO2 dm-2 h-1]}

Oiospyros virginiano 17 ; Juniperus virginian 10 ; Populus deltoides 26 ; Sassafras albidum 11 Ulmus alata 15

Bäume später Sukzessionsstadien 6 -18

(angeordnet entsprechend ihrer relativen Position in der Sukzessionsfolge)

Liriodendron tulipifera 18 ; Quercus velutina 12 ; Fraxinus americano 9 ; Quercus alba 4 ; Quercus rubra 7 ; Aesculus glabra 8 , Fagus grandifolia 7 ; Acer saccharum 6

(nach Bazzaz. 1979)

Einige repräsentative Photosytheseraten

(mg CO2 dm

^-2

h

^-1

)

von Pflanzen in einer Sukzessionsfolge.

Quelle: Townsend Ökologie, Abschnitt 9.4; Abb.9.11; p.388

Idealisierte Lichtsättigungskurven in verschiedenen Sukzessionsstadien

Ps als Funktion von PAR:

Ps = Photosntheserate PAR = photosythetisch aktive Starhlung

Wieviel produzieren

die natürlichen Ökosysteme

3.12. 74

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p-935

Der Siedlungserfolg einer Pflanzenart benötigt 4 Leistungen:

• die Fähigkeit zu wachsen (Biomasse zu erzeugen)

– unter der gesetzten Ressourcenlage

• Standorttypische Stresssituationen zu tolerieren

• Störungen zu ertragen

durch Herbivore, pathogene und mechanische Faktoren

•

erfolgreich zu reproduzieren

Uns interessiert jetzt nur die Biomasse – Erzeugung.

3.12. 741

Biomassespeicher

Land-Biomasse

Der größte Teil des biologisch gebundenen Kohlenstoffs

befindet sich auf dem Land ^,

und da wiederum

zu etwa 1/5 in Pflanzenmasse

und zu etwa 4/5 im Bodenhumus >>>>>>>>>

Meeres Biomasse

Im Ozean besteht der wesentliche Teil der Biomasse aus Plankton

Nur ein verschwindend kleiner Teil der Biomasse der Erde ist

im Ozean

(nur 0,2%).

Aber Vorsicht:

Der C-Umsatz des Planktons ist in Summe jedoch etwa gleich hoch wie bei der terrestrischen Vegetation.

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.943

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-43; p.949; redaktionell bearbeitet

Biomasse , sonstige organische und anorganische C- Speicher

und C- Netto-Flüsse

rot = anthropogene C-Freisetzungen

Gt C

Fast alles als CO2 !!

CO2 und XCO3 !!

wenig Planktonmasse, aber hoher Umsatz

Abb. 13-43:

Der globale Kohlenstoffkreislauf in einer vom Menschen beeinflussten Welt

(rot = anthropogene C-Quellen). Die Größe der Kästchen symbolisiert die Größe der C-Vorräte.

Nur etwa 40% des emittierten fossilen Kohlenstoffs verbleibt derzeit in der Atmosphäre, der Rest wird im Ozean gelöst und in terrestrischen Ökosystemen festgelegt (1-2 Gt C 'missing carbon').

Dieser Betrag ist ungefähr gleich groß wie die jährliche Kohlenstoff-Freisetzung durch Entwaldung.

Die großen Kohlenstoffpools im Tiefenwasser der Ozeane und in den Carbonatgesteinen spielen erst bei Betrachtung sehr großer Zeitmaßstäbe eine Rolle für die atmosphärische CO2-Konzentration

( Ausgleich mit dem Tiefenwasser >200 Jahre, signifikante Interaktion mit der Carbonat-Geochemie »1000 Jahre).

-Nach versch. Autoren aus Ch. Körner.

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-43; p.949; Legende

•

Die resultierende Gesamtwurzelmasse der Erde beträgt ca. 140 Gt Kohlenstoff.

(ca. 295 Gt Trockensubstanz entspricht 140 Gt C ) Zur Problematik „Wurzeltiefe etc. siehe die Original-Legende)

•

In Wäldern ist der größte Teil der Biomasse oberirdisch (ca. 80%),

im Grasland liegt der Großteil der Biomasse unterirdisch(> 60%,

Extreme bis 90%

).

• 60-80% der gesamten Wurzelbiomasse finden sich meist in den obersten 30 cm,

ein kleiner Teil der Wurzeln geht aber in der Regel mehrere Meter tief in den Boden.

Zu den ca. 600 Gt C Pflanzenasse gehört auch

die Wurzelmasse

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, Tab. 13.3; p.944 +943;

Nach R. Jackson, J. Canadell. 295 Gt Trockensubstanz

Nach R. Jackson, J. Canadell.

Die resultierende Gesamtwurzelmasse der Erde beträgt nach dieser Aufstellung ca. 295 Gt (= 109 t) Trockensubstanz oder ca.

140 Gt Kohlenstoff.

Da hier, aufgrund der spezifischen Auswahl wurzelbezogener Literaturangaben, tiefer im Boden befindliche Wurzelbiomasse eingeschiossen ist als in den klassischen Gesamtbiomassetabellen für die Erde, würde sich der Biomassevorrat der Erde grob um den üblicherweise nicht erfassten Anteil unterhalb 30 cm Bodentiefe erhöhen (ca. 85 Gt Trockenmasse oder ca. 40 Gt C, womit sich der globale C- Vorrat von 560 auf 600 Gt C erhöhen würde; vgl. Abb. 13-38 und 13-39). Die Unterschiede in den Flächenanteilen im Vergleich zu Abb. 13-38 ergeben sich aus unterschiedlicher Zuordnung von Vegetationsformationen.

* Generell betrachtet, beträgt die mittlere maximale Wurzeltiefe für Bäume 7, Sträucher 5, krautige pflanzen (inklusive Gräser) 2,6 und Ackerpflanzen 2 rn, Ohne weitere Angaben kann man in erster Näherung davon ausgehen, dass diese Lebensformen mit ihren äußerstenWurzelspitzen die genannten liefen erreichen (in kühl-feuchten Regionen geringere, in heißen, trockenen Regionen tendenziell größere liefen).

Zu den Pflanzen gehört auch

die Wurzelmasse

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, Tab. 13.3; p.944; Legende

Verteilung des Biomasse –C der Erde

auf die großen Biome.

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-38; p.944 UrQuelle J. Olson

Die globale Biomasse besteht zu etwa

85% aus Bäumen

Abb. 13.38

Verteilung des in der Biomasse festgelegten Kohlenstoffvorrates der Erde auf die großen Biome.

Die Relativangaben beziehen sich auf einen geschätzten Gesamtvorrat von 559 Milliarden t Kohlenstoff

(trockene Biomasse enthält ca. 46-50% C).

Die Biomasse-Kohlenstoffvorräte pro Fläche sind kalkulatorische Durchschnittswerte.

Betrachtet man nur

ungestörte, reife Vegetation, können die Flächenvorräte wesentlich höher liegen

^.

-Nach J. Olson et al.

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-38; p.944, Legende

Anmerkungen:

1.

Die globale Biomasse besteht zu etwa 85% aus Bäumen

Hierzu ein Zitat von C. Körner zur Phytomasse auf der Erde :

„Bedenkt man, dass dies Baumstämme, ein evolutives Resultat des Wettbewerbs um Licht,

zum Teil auch um Standraum (Flucht vor Herbivoren und Feuer), sind ,

heißt das in die Alltagssprache übersetzt, dass erstaunlicherweise der

weit überwiegende Teil der globalen Biomasse aus 'Werbungskosten“ besteht.

2.

Sobald die Vegetation den

Boden voll abdeckt

variiert die Biomasse,

ohne dass davon der LAI

(Leaf Area Index))

nennenswert betroffen

ist.

Eine mähreife Wiese und ein Buchenwald guter Bonität haben beide einen

LAI von nahe 6

^.

Entsprechend ähnlich sind die

Chlorophyllmengen

geschlossener Vegetation

weltweit (2-3 g m

^-2

)

^.

LAI := Blattfläche / Bodenfläche

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.943

Anmerkungen:

3. Die Summe der mittleren Biomassevorräte in Agrarkulturen erreicht etwa 1,6%;

4. Nur 0,2% der globalen Biomasse finden sich in den Ozeanen

(meist als Plankton)

5. In Wäldern ist der größte Teil der Biomasse oberirdisch (ca. 80%),

Im Grasland befindet sich der Großteil der Biomasse unter der Erde (> 60%, Extreme bis 90%).

60-80% der gesamten Wurzelbiomasse finden sich üblicherweise in den obersten 30 cm des Bodenprofils,

ein kleiner Teil der Wurzeln geht aber in der Regel mehrere Meter tief in den Boden, ausgenommen subpolare Vegetation und Nassstandorte (Tab. 13-3).

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.943

BiomasseProduktion unterschiedlicher Ökosysteme

Durschschnittsmonat

der

*

Vegetations = Jahres

Wachstumsperiode Monate Produktion

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-39; p.945 UrQuelle: Körner 3.12. 742

Abb. 13-39: Biomasse-'Produktion' unterschiedlicher Ökosysteme.

Bezogen auf ein Jahr (rechts, fett, einschließlich Perioden mit Wachstumsruhe in außertropischen Gebieten) oder bezogen auf einen Durchschnittsmonat der Wachstumsperiode (Balken links)

ergeben sich sehr unterschiedliche Werte (nur Daten für humide Gebiete).

Dies veranschaulicht, dass die globalen Differenzen in der jährlichen Biomasseakkumulation kaum vom Temperaturklima während der Wachstumsperiode beeinflusst werden.

Die mittleren Produktionsdaten für Wälder und Grasländer unterscheiden sich nicht.

Die Streuungsbalken geben ein Bild von der großen regionalen und lokalen Variabilität. – Nach Ch. Körner.

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-39;Legende, p.945 UrQuelle: Körner

Sonneneinstrahlung und Produktion

Netto-Primärproduktion der Biosphäre

Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-41; p.947 UrQuelle: H.Lieth : original siehe next folio

In Gramm TS pro m2 und Jahr In Gramm TS pro m2 und Jahr

Farbiges Bild: next folio >>>

UrQuelle: http://www.usf.uos.de/%7Ehlieth/npp/npp.pdf

Prof. em. Dr. Helmut Lieth Universität Osnabrück

c/o Institut für Umweltsystemforschung (USF) D-49069 Osnabrück

Germany

Tel.: +49 541 969 2547 Fax: +49 541 969 2570

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Hinweis

auf eine umfassende Biomasse-Vorlesung im www.

Mit technischer Detailierung.

3.12.8

Folien mit ausführlichem dazugehörigen Text. Vorbildlich !!

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Zum Original:

http://www.ier.uni-stuttgart.de/lehre/skripte/regenerative2/