V_EKW3_0c* - Universität des Saarlandes

V_EKW3_0cUebersicht_Biomasse.ppt
Klima und Energie
Dr. Gerhard Luther
Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie
c/o Technische Physik – Bau E26
D-66041 Saarbrücken
EU - Germany
Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676
e-mail: [email protected]
[email protected] (für größere Dateien)
Homepage: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/
Klima und Energie
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“)
3.12
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
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
3.12.
.730 Hauptsätze der Ökologie;
.732 Nichlinearität der Prozess-Umwelt Beziehung
.734 Produktion in der Sukzession (fehlt noch)
. 731 Ökologische Grundbegriffe
.733 Das Ökosytem und seine Struktur
74 Wieviel produzieren die natürlichen Ökosysteme
.741 BiomasseSpeicher
.742 BiomasseProduktion
3.12.
3.12.8 Hinweis auf eine umfassende Biomasse-Vorlesung im www.
3.12.0 Was ist Biomasse
Quelle: siehe Kopfzeile; U-Stgt-IER ; Prof. Grundlagen der Nutzung Erneuerbarer Energien II- Biomasse; SS2005, Folie 1.08
Quelle: siehe Kopfzeile; U-Stgt-IER ; Prof. Eltrop: Grundlagen der Nutzung Erneuerbarer Energien II- Biomasse; SS2005, Folie 1.19
3.12.1
Gegenwärtige Biomasse Nutzung
bei uns
(in BRD und EU)
Wdh. aus 1.1521 End- und Primärenergie aus RE, in BRD
Wiederholung aus EKW1
BRD:
Endenergie aus erneuerbaren Energien in 2004
Zum Vergleich: Endenergie
BRD 2002 ca. = 9,3 [EJ]
= 0,47 [EJ]
Wasser
biogene Brenstoffe
Wärme
Wind
Bio-
G S
Strom
BioDiesel
Biostrom = 1. {Biogas+Klärgas+Deponiegas}
2. Biogener (=50%) Anteil
Abfallverbrennung
3. biogene FestBrennstoffe
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
Wdh aus: 1.1523 RE in Europa und in der Welt
Wiederholung aus EKW1
EU15:
2002: Anteil erneuerbarer Energien an Primärenergie
France
BRD
Wa
Wind
B
Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: März 2004 –“ ; Seite 26
EU25: 2004:
Anteil erneuerbarer Energien an Primärenergie
Vorherrschend:
Biomasse
Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: Dezember 2005, p.24“ ;
Vergleich der Angaben für 2002 und 2004: be careful !!
France
BRD
Wa
2002 AD
Wind
B
2004 AD
Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – …– Stand: März 2004 p. 26 und Stand 2005.12-Internet-Update_p.24
Wiederholung aus EKW1
EU 2003:
Nutzung erneuerbarer Energien ( Endenergie)
France
BRD
Wind
Vorherrschend:
Geothermie
Biomasse
Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand:Juni 2005 –“ ; Seite 29
3.12.2
Traditional Biomass Use in the World
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
IEA: World Energy Outlook 2002, Chap. 13 Energy & Power,Fig.13.12; p.28
3.12.3
Potentiale der Biomasse
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)
3.12.4
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“
Quelle: siehe Kopfzeile; U-Stgt-IER: Prof. Eltrop: Grundlagen der Nutzung Ereneuerbarer Energien II- Biomasse; SS2005, Folie 1.17
Eine andere Darstellung:
Quelle ZAE-Gaderer2002 in: http://www.muc.zae-bayern.de/zae/a4/deutsch/pub/gaderer/Thermische_Biomassenutzung.pdf p.2
3.12.5
Förderung von Strom aus Biomasse durch das EEG
BQuelle: http://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/eeg_2004/gesamt.pdf
Nur der Vollständigkeit halber angegeben:
Nur der Vollständigkeit halber angegeben:
Nur der Vollständigkeit halber angegeben:
Noch relativ übersichtliche Zusammenfassung
Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: Dezember 2005, p.19“ ;
3.12.6
Energiepflanzen:
Für manche noch ein gewöhnungsbedürftiger Gedanke
3.12.7
Die Erde
als Verwerter
von Sonnenenergie
3.12.71
Wir betrachten die Erde zunächst aus dem Weltall
Wie grün ist die Erde
The photograph which shows the relativelv small proportion of the earth covred by vegetation
BQuelle: Lovelock
Siehe auch quantitative Darstellung in Folie 63 Global Net Productivity, H.Lieth, Uni Osnabrück
The Earth at Night
as seen from space
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.
BQuelle: Lovelock
LEBEN und Wüste in den Weltmeeren
Algal life in the oceans:
BQuelle: Lovelock
- 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).
3.12.72
In welchem Anteil und Ausmaße
können, müssen, wollen, dürfen
wir die Erde bewirtschaften ???
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
3.12.73
Einige
Pflanzenökologische Grundlagen
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
3.12.730
Bemühungen um ein konzeptionelles Gedankengebäude
„Hauptsätze“ der Ökologie
• 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
• Die verfügbare
unterliegt.
Energie verringert sich entlang der Nahrungskette
Der rote Faden: Ressourcen und Raumlimitierung
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.889
3.12.731
Ökologische Grundbegriffe:
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
Der Angelpunkt: Ressourcen und Raum-Limitierung
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.889
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 Existenzbedingung 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
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.890
Biomasse einhergehen !!
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
Ökologisches Optimum unter Konkurrenz
meist nicht bei maximaler Wuchsleistung unter Isolierung
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb.12.1
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
3.12.732
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 >>>>
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/,Abb.12.3, p.893
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)
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.892
3.12.733
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
Das Ökosytem und seine Struktur
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
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p.894 +895
Vereinfachtes Schema eines vollständigen Ökosystems
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, Abb.12.4, p.895;
UrQuelle: Ellenberg
3.12. 734
Produktion in der Sukzession
Quelle: Townsend Ökologie, Abschnitt 9.4.2 p.386 ff
Wiederbesiedlung nach massiver Störung:
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
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.
Wiederbesiedlung nach massiver Störung:
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
Quelle: Townsend Ökologie, Abschnitt 9.4; Tab.9.4.
Einige repräsentative Photosytheseraten
(mg CO2 dm-2 h-1)
von Pflanzen in einer Sukzessionsfolge.
[mg CO2 dm-2 h-1]
Sommerannuelle : 35 -18
Abutilon theophrasti
Ambrosia trifida
Setaria faberi
Winterannuelle
Capsella bursa-pastoris
Laduca scariola
24
28
38
Amaranthus retroflexus
Chenopodium album
26
18
Ambrosia artemisiifolia
35
Polygonum pensylvanicum 18
Erigeron annuus
22
Erigeron canadensis 20
: 20 -22
22
20
Krautige Perenne: 20
Aster pilosus 20
Bäume früher Sukzessionsstadien 10 - 26 [mg CO2 dm
Oiospyros virginiano 17 ;
Ulmus alata 15
Juniperus virginian 10 ;
Populus deltoides 26 ;
-2 h-1]
Sassafras albidum 11
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)
Quelle: Townsend Ökologie, Abschnitt 9.4; Tab.9.4.
Idealisierte Lichtsättigungskurven in verschiedenen Sukzessionsstadien
Ps als Funktion von PAR:
Ps = Photosntheserate
PAR = photosythetisch
aktive Starhlung
Quelle: Townsend Ökologie, Abschnitt 9.4; Abb.9.11; p.388
3.12. 74
Wieviel produzieren
die natürlichen Ökosysteme
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.
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, p-935
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
Biomasse, sonstige organische und anorganische C- Speicher
und C- Netto-Flüsse
Gt C
rot =
anthropogene
C-Freisetzungen
Fast alles als CO2 !!
wenig Planktonmasse,
aber hoher Umsatz
CO2 und XCO3 !!
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-43; p.949; redaktionell bearbeitet
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
Zu den ca. 600 Gt C Pflanzenasse gehört auch
die Wurzelmasse
Nach R. Jackson, J. Canadell.
• Die
295 Gt Trockensubstanz
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.
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/, Tab. 13.3; p.944 +943;
Zu den Pflanzen gehört auch
die Wurzelmasse
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).
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.
Die globale Biomasse
besteht zu etwa
85% aus Bäumen
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-38; p.944
UrQuelle J. Olson
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
Entsprechend ähnlich sind die
von nahe 6.
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
3.12. 742
BiomasseProduktion unterschiedlicher Ökosysteme
Durschschnittsmonat
der
Wachstumsperiode
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-39; p.945
*
Vegetations = Jahres
Monate
UrQuelle: Körner
Produktion
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
Farbiges Bild: next folio >>>
In Gramm TS pro m2 und Jahr
Quelle: Körner in /Strasburger –Lehrbuch der Botanik, 35.Auflage/,Abb. 13-41; p.947
In Gramm TS pro m2 und Jahr
UrQuelle: H.Lieth : original siehe 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
private Tel.+Fax: +49 2207 910518
3.12.8
Hinweis
auf eine umfassende Biomasse-Vorlesung
im www.
Mit technischer Detailierung.
Folien mit ausführlichem dazugehörigen Text. Vorbildlich !!
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Zum Original:
http://www.ier.uni-stuttgart.de/lehre/skripte/regenerative2/