Ökoregionen & Makroökologie

Ökoregionen & Makroökologie
5. Trockene Tropen und Subtropen

Die größten Wüsten
• 8.700.000 km² - Sahara (Afrika)
• 1.560.000 km² - Australische Wüsten (Australien)
• 1.300.000 km² - Arabische Wüsten (Asien)
• 1.040.000 km² - Gobi (Asien)
• 715.000 km² - Kalahari (Afrika)
• 676.000 km² - Patagonien (Südamerika)
• 330.000 km² - Takla Makan (Asien)
• 312.000 km² - Sonora (Nordamerika)
• 273.000 km² - Karakum (Asien)
• 273.000 km² - Tharr und Cholistan (Asien)
• USA: 9.363.520 km² Deutschland: 356.974 km²
• Trop.- & Subtrop. Wüsten (Passatwüste)
• Relief- oder Binnenwüste

Verbreitung

Tropische/ subtropische
Trockengebiete
• in der Zone der ITC aufsteigende Luftmassen sinken in
den Subtropen zwischen dem 10.-40. Breitengrad ab →
Bildung dauernder Hochdruckgebiete
• absinkende Luft erwärmt sich (ca. 10°C / 1000m), dabei
nimmt die relative Luftfeuchtigkeit stark ab → Auflösung
von Wolken, hohe direkte Einstrahlung, Entstehung
heißer Trockengebiete

Tropische/ subtropische
Trockengebiete

Tropische/ subtropische
Trockengebiete
Nordhemisphäre:
Sahara (Nordafrika), arabische Wüste (Arabische
Halbinsel), iranische Wüste, Thar-Wüste (Vorderasien),
Sonora-Wüste (Mexiko), Chihuahuana (Mexiko)
Südhemisphäre:
Große Victoriawüste und Große Sandwüste (Zentralund
Nordwestaustralien), Namib-Wüste (Südafrika),
Peruano-Chilenische Wüste (Südamerika)
Gesamtfläche: 31 Mio. km² (20,8 % der
Festlandsfläche)

Tropische/ subtropische
Trockengebiete
Ostseite der Kontinente
• die normalerweise trockenen Passate können
Steigungsregen bringen → Entstehung von
Regenwäldern oder Feuchtsavannen
Westküsten der Kontinente
• ablandige Passate führen zum Auftrieb kalten
Meereswassers → Abkühlung der bodennahen
Atmosphäre, Entstehung von Nebel

Bsp.: Namib,
Westsahara,
Atakama
Nebelwüsten

Klima
• Niederschläge treten nur auf, wenn feuchte Luftmassen
aus den Nachbargebieten einströmen (Sommer − trop.
Sommerregenzone; Winter − außertrop. Zirkulation)
• Niederschläge unregelmäßig, bei Sommerregen teilw.
extreme Regengüsse, die zu stark erodierendem Abfluss
führen können (→ Wadis)

Klima

Klima
• 2 Regenzeiten: Sonora-Wüste, Karoo-Wüste
• eine Winterregenzeit: nördl. Sahara, vorderasiatische
heiße Wüsten
• eine Sommerregenzeit: südl. Sahara, Innere Namib,
Thar-Wüste
• seltene Regen, jedoch zu unterschiedl. Jahreszeiten:
Zentral-Australien
• fast regenlose Wüsten, aber mit häufigem Nebel:
Peruanisch-chilenische Küstenwüste, Äußere Namib
• regenlose extreme Wüste mit sehr seltenen Regenfällen:
Zentrale Sahara

Böden
Welche Faktoren sind bei der Bodenbildung von
Bedeutung?
• Wüsten weisen aufgrund fehlenden Wassers und nur
geringer pflanzlicher Produktion meist Rohböden auf
• Eigenschaften der Böden durch Ausgangsgestein
bestimmt
• überwiegend mechanische Verwitterungsprozesse:
– Salzverwitterung
– Temperaturverwitterung
• hohe Evaporation führt zu Anreicherung von Salzen in
den oberen Bodenhorizonten (NaCl, MgCl 2 , CaSO 4 )

Böden
• Steinwüste (Hamada): Oberfläche durch
Gesteinsbrocken bedeckt, feinere Verwitterungsprodukte
werden ausgeblasen, z.B. Iranische Wüste
• Kieswüste (Serir): ausgewehte verwitterte
Konglomerate oder fossilen Flussalluvionen, z.B.
Zentrale Sahara
• Sandwüste (Erg): weitständig bewachsene Sandflächen
oder vegetationslose Dünen, z.B. Rub al-Chali in
Arabien
• Tonwüste mit Tonpfannen (Dayas), tunesische Sahara
• Salzwüste mit Salzpfannen (Sebkhas), z.B. Salzpfanne
der Namib
• Erosionstäler (Wadis): abgelagerte alluvialen
Lockergesteinen
• Oasen: kultivierte Böden

Böden

Steinwüste (Hamada)
• Gesteinsbrocken >10 cm ,selten größer als 40 cm
• Basalt, Sandstein oder tonige Kalke aber nie Granit
• Farbe meist sehr dunkel, bis schwarz
• Wegen dunkler Färbung werden hohe
Bodentemperaturen erreicht
• meist am Rand von Gebirgen oder auf Hochplateaus.

Kieswüste (Serir)
• Oberfläche durch Kies und Grobsand abgedeckt
• Darunter dünne Schicht mit Dreischichttonmineralen →
Regen führt zur Bildung einer wasserstauenden
Sperrschicht

Sandwüste (Erg)
• Korndurchmesser: 0,15 – 1,4 mm
• Sand hat ein Porenvolumen von etwa 28 - 45%
Dünen sind Wasserspeicher

Tonwüste (Sebkhas)
• hohe Salzgehalte im Boden führen zu
Krustenbildung
• in der Regel vegetationsfrei im Zentrum

Salzwüste
• Bilden sich in endorrheischer Senken oder Becken
• Bedecken nur 1% der gesamten Wüstenflächen
• Verdunstung > Niederschlag → Anreicherung von
gelösten Stoffen

Äolische Prozesse

Äolische Prozesse: Deflation
• Barchane / Sicheldüne
– Wanderdüne
• Querdüne
– Senkrecht zur
Hauptwindrichtung
• Längsdüne
– Mit Hauptwindrichtung
• Sterndüne
– Ortsfest
– Altform

Äolische Prozesse: Korrasion
Pilzfelsen
Windkanter

Gewässer: Fossiles Grundwasser
• Größtes Grundwasserreservoire
• 100 - 1000m tief
• In feuchteren Klimaphasen gebildet
• Bsp. Sahara 60000 km 3
• Nicht regenerierbar
• Austritt durch Druck

Gewässer: episodische
Süßgewässer
• Typischste Art für Hitzewüsten
• Existieren nur in begrenzter Zeit nach
Regenfällen und sind somit unvorhersehbar
• Die Wasserflächen sind alle von geringer Tiefe
• Temperatur wird direkt von der Luft bestimmt

Gewässer: Süße Dauergewässer
• Ursprung:
– Hochdringen von Grundwasser
– Erhalten Wasser von allogenen Wasserläufen
(z.B. Nil)
• Bedrohung durch Mensch
Wasser wird für Ackerbau oder Bergbau
hochgepumpt
• Größte Zerstörung durch Viehherden

Oasen
• Natürliche Oasen
– Wadioase
– Foggaraoase
– Artesische Oase
– Trichteroase
• Natürliche Oasen:
Wasser stammt aus
Quellen oder Brunnen
– Grundwasseroasen
– Quelloasen
– Flussoasen

Vegetation: Herausforderungen
• hohe Luftfeuchtigkeits- (80 %) und
Temperaturschwankungen (50° K) im
Tagesverlauf
• Wassermangel
• Versalzung

Vegetation

www2.tu-berlin.de/~kehl/project/lv-twk/10-subtrop-dry1-twk.htm
Vegetation
Desert type
+
Ecosystem
I.
semi desert
II.
III.
III.
III.
Autochthonous ecosystem
full desert
Autochthonous
and rarely Allochthonous
ecosystem
extreme desert
subtype 1
Autochthonous
+
Allochthonous ecosystem
extreme desert
subtype 2
Autochthonous
+ frequently Allochthonous
ecosystem
extreme desert
subtype 3
Autochthonous in oases,
otherwise
Allochthonous ecosystem
Groundwater-dependent
Precipitation-dependent
Life form Spatial Temporal Life form Spatial Temporal
P contracted e.g.
(perennial) wadis
A contracted e.g.
(annual) at wadi mouth
P
contracted e.g.
oases
permanent
seasonal
permanent
P
A
P+pP
A -- -- A
P
contracted
only in oases
permanent
P+pP
A -- -- A
P
contracted
only in oases
permanent
A -- -- A
P
contracted e.g.
oases
pP
diffuse +
contracted
diffuse +
contracted
contracted, e.g. in
runnels + playas
Rainfall in
mm/year +
occurrence
permanent 250 - 100 (80)
seasonal
mostly
permanent
and rarely
contracted, e.g. in seasonal and
runnels + playas accidental
contracted, e.g. in
wadis + playas
contracted, e.g. in
wadis + playas
contracted, e.g. in
wadis + playas
contracted, e.g. in
wadis + playas
accidental and
rarely
permanent
accidental
seasonal
100 (80) -
50 (20)
mostly seasonal
but spotty
50 (20) - 5
episodical spotty
accidental 5 - 1
--
mostly seasonal
but spotty
permanent -- -- -- < 1
A -- -- -- -- --
extremely
episodical and
spotty

Vegetation
poikilohydre Pflanzen:
• können Feuchtigkeit durch oberirdische Organe
aufnehmen (Regen, Tau, Wasserdampf bei Luftfeuchte >
70%)
• Einstellung der Lebensfunktionen bei zu großer
Trockenheit (Anabiose)
• Algen, Flechten, Pilze, Tillandsien
homoiohydre Pflanzen:
• müssen ihren Wasserhaushalt sichern

Vegetation

Vegetation: Anpassungen
• stark entwickeltes Wurzelsystem, reduzierte oberird.
Pflanzenteile
• einjährige Samenpflanzen: Keimung, Entwicklung,
Samenbildung während einer Feuchteperiode; Samen
mit langer Keimfähigkeit
• Mehrjährige Pflanzen: Knollen und Rhizome als
Überdauerungsorgane, nach Regen schnelles
Wachstum der Feinwurzeln, Verdunstungsschutz
(Kutikularverdickung, eingesenkte Spaltöffnungen,
Haarfilz), Blatt- und Stammsukkulenz

Vegetation: Anpassungen

Vegetation: Anpassungen

Vegetation: Anpassungen

Vegetation: Anpassungen
CAM (Crassulacean Acid Metabolism)
• z.B. Agavaceen, Bromeliaceen, Cactaceen,
Crassulaceen

Fauna: Anpassungen

Fauna: Anpassungen
Beispiel Kamel:
• günstiges Oberflächen/Volumen-Verhältnis
• schwankende Körpertemperatur
• Flüssigkeitsverlust von 30% des
Körpergewichtes tolerierbar (Mensch 15%)
• bis zu 6%iges salzhaltiges Wasser kann
verarbeiten werden (Mensch 3%iges)

Fauna: Anpassungen
Z.B. Kleinsäuger:
• Zuflucht tagsüber in
Bodenhöhlen
• Nutzung von
Stoffwechselwasser
Weitere Anpassungen:
• Dormanz
• Nachtaktivität

Fauna: Anpassungen
Z.B.: Seitenwinder – Klapperschlange
• Verbreitung v.a. in Teilen von Nord – und Südamerika
• Besondere Anpassung:
S – förmige Bewegung im heißen Sand

Produktivität

Nutzung: traditionelle Weidewirtschaft
Traditionelle Weidewirtschaften in
Abhängigkeit von den Feuchtebedingungen.
Die natürlichen
Standortverhältisse entscheiden
über die Art der Betriebssysteme.
Mit zunehmender Gunst wird die
Wanderungsdistanz kürzer und die
Marktverknüpfung enger.
Aus Schultz 2000

Nutzung: Wasserkonzentrationsanbau

Nutzung: Wasserkonzentrationsanbau

Nutzung
• Intensive Landwirtschaft: Künstliche
Bewässerung von Wüstengebieten
– Anreicherung von Salzen in den Böden: Boden wird
unbrauchbar
– Verwendung von fossilem Grundwasser: bald
erschöpft
• Tourismus in Wüstengebieten
– Infrastruktur, Trinkwasserversorgung, Elektrizität
– Kommunikation, Kläranlagen

Nutzung
• 1956: Entdeckung von Erdöllagern in der
algerischen Sahara (1000 Mio Tonnen Erdöl in
3000 m Tiefe)
→ Entstehung von Industrieoasen
• Förderung weiterer Rohstoffe: Erdgas,
Steinkohle, Eisenerz, Phosphate, Silber, Kupfer-
Kali-, Bromsalze etc.

Ökologische Probleme
• Desertation: Gesamtheit der Prozesse, die zur
Wüstenbildung führen
• Degradation: Herabsetzung bzw. Verschlechterung
bestimmter Bodeneigenschaften (1/3 der
landwirtschaftlich nutzbaren Flächen von
Bodendegradation betroffen)
• Desertifikation: vom Menschen verursachte Ausdehnung
wüstenartiger Regionen z.B. durch Überweidung,
Rodung

Ökologische Probleme: Desertifikation
Bsp.: Sahelzone
• Problem: Überweidung und
Holzabschlag führten zum
Verlust der Pflanzendecke →
– Bodenerosion
– Abnahme der Artenvielfalt,
– Hungersnot (50 Millionen
Menschen in den 1970 & 1980er
Jahren betroffen, führte zum Tod
von schätzungsweise 1 Million),
– Wüstenbildung
• Gegenmaßnahme:
Anpflanzung eines Waldgürtels,
effiziente Bewässerung,
angepasste Kulturpflanzen

Ökoregionen & Makroökologie
6. Immerfeuchte Subtropen

Verbreitung
Schultz 2008

Verbreitung
• Gesamtfläche 6 Mio. km²
= 4 % der Festlandsfläche
• Zw. 25 und 35° Breitengrad, Ostseite der
Kontinente
• Abgrenzung zu immerfeuchten &
sommerfeuchten Tropen äquatorwärts: 18°-
Isotherme des kältesten Monats
• Abgrenzung zu feuchten Mittelbreiten polwärts:
sommerliche Erwärmung in mind. 4 Monaten ≥
18°C & Mitteltemperatur des kältesten Monats ≥
+5°C

Klima
Niederschlagsmaximum im
Sommer, teilw. subhumide
Bedingungen über mehrere Monate
(< 7)
Regelmäßige
Fröste bis -10°C
Schultz 2008

Klima
Aus Schultz 2000

Klima
Aus Schultz 2000

Klima
• Monsunale Effekte führen zu sommerfeuchten
Ostseitenklimaten
• Winterliche Niederschläge im Zusammenhang
mit Kaltlufteinbrüchen
• Jahresniederschlag > 1.000 mm

Klima
Schultz 2008
Zyklone (Hurrikans, Taifune) können durch hohe Windgeschwindigkeiten
(häufig > 150 km/h) und Starkregen (mehrere 100 mm/h) zu
beträchtlichen Bodenabträgen, Überschwemmungen und Sturmschäden
führen.

Vegetation
• Regenwälder
(mehrschichtig)
• Halbimmergrüne Feuchtwälder
• Immergrüne Lorbeerblätter
(≤ 2-schichtige Kronendächer, Blätter +/-
hartlaubig/xeromorph)
• Laubabwerfende Monsun- oder
Trockenwälder
Landeinwärts
(Ost-West)

Landnutzung
• Dicht besiedelt und wirtschaftlich hoch
entwickelte Räume
• Natürliche Vegetation überwiegend durch
Kulturlandschaft ersetzt
• Mehrjährige Nutzpflanzen: Citrus, Tee
• Annuelle wärmeliebende Nutzpflanzen:
Sorghum, Mais, Erdnüsse, Reis, Soja, Sesam,
Bataten, Baumwolle, Tabak
• Teilw. 2 - 3 Ernten pro Jahr