Kohlenstoffkreislauf Land - Versionsgeschichte

Sebastian: Weiterleitung nach Terrestrischer Kohlenstoffkreislauf erstellt

2009-01-30T22:51:19Z

Weiterleitung nach Terrestrischer Kohlenstoffkreislauf erstellt

Dieter Kasang am 13. Januar 2009 um 15:52 Uhr

2009-01-13T15:52:21Z

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	Auf dem Land sind drei Kohlenstoffspeicher zu unterscheiden:		Auf dem Land sind drei Kohlenstoffspeicher zu unterscheiden:
	* Der '''Boden''' mit ca. 1560 Gt C ([[Gigatonne~~\|Gigatonnen]]~~ Kohlenstoff)		* Der '''Boden''' mit ca. 1560 Gt C (Gigatonnen<ref>Eine Gigatonne entspricht einer Milliarde (10<sup>9</sup>) Tonnen oder einer Billion (10<sup>12</sup>) Kilogramm.</ref> Kohlenstoff)
	* Die lebende '''Vegetation''' mit etwa 660 Gt C		* Die lebende '''Vegetation''' mit etwa 660 Gt C
	* Die '''Streu''' mit ca. 90 Gt C		* Die '''Streu''' mit ca. 90 Gt C

Sebastian am 2. Januar 2009 um 13:49 Uhr

2009-01-02T13:49:31Z

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	Viele verschiedene Arten von Mikroorganismen auf und in den Böden sind daran beteiligt, das organische Material der toten Pflanzen zu zersetzen und aufgrund ihrer Atmung dann als CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre abzugeben. Untersuchungen zeigen eine starke Abhängigkeit dieser heterotrophen Respiration von der Temperatur (wie es dem obigen Bild entsprechend auch bei der autotrophen Respiration, also der Atmung der Pflanzen, der Fall ist). Je höher die Temperatur im Boden ist, desto schneller findet diese Zersetzung statt - die heterotrophe Respiration steigt und hat damit senkenden Einfluss auf die Netto-Biomproduktion. In den höheren Breiten der Nordhalbkugel ist zudem damit zu rechnen, dass ein großer Teil der Permafrostböden, in denen sich nahezu 20% des globalen im Boden gespeicherten Kohlenstoffs befinden, auftaut und Teil des aktiven Kohlenstoffkreislaufs wird. Dabei wird wahrscheinlich mehr Kohlendioxid freigesezt als durch Pflanzenwachstum gespeichert wird. In den Trockengebieten wird eine temperaturbedingte Erhöhung der Verdunstung eher zu einer verringerten CO<sub>2</sub>-Aufnahme führen, da hier das Pflanzenwachstum stark durch die Wasserversorgung gesteuert wird. Quantitativ lassen sich die Auswirkung der klimatischen Änderungen auf den Kohlenstoffkreislauf allerdings schwer abschätzen. Auch gibt es Gründe, die gegen eine Verstärkung der Zersetzungsrate im Boden durch den Klimawandel sprechen:		Viele verschiedene Arten von Mikroorganismen auf und in den Böden sind daran beteiligt, das organische Material der toten Pflanzen zu zersetzen und aufgrund ihrer Atmung dann als CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre abzugeben. Untersuchungen zeigen eine starke Abhängigkeit dieser heterotrophen Respiration von der Temperatur (wie es dem obigen Bild entsprechend auch bei der autotrophen Respiration, also der Atmung der Pflanzen, der Fall ist). Je höher die Temperatur im Boden ist, desto schneller findet diese Zersetzung statt - die heterotrophe Respiration steigt und hat damit senkenden Einfluss auf die Netto-Biomproduktion. In den höheren Breiten der Nordhalbkugel ist zudem damit zu rechnen, dass ein großer Teil der Permafrostböden, in denen sich nahezu 20% des globalen im Boden gespeicherten Kohlenstoffs befinden, auftaut und Teil des aktiven Kohlenstoffkreislaufs wird. Dabei wird wahrscheinlich mehr Kohlendioxid freigesezt als durch Pflanzenwachstum gespeichert wird. In den Trockengebieten wird eine temperaturbedingte Erhöhung der Verdunstung eher zu einer verringerten CO<sub>2</sub>-Aufnahme führen, da hier das Pflanzenwachstum stark durch die Wasserversorgung gesteuert wird. Quantitativ lassen sich die Auswirkung der klimatischen Änderungen auf den Kohlenstoffkreislauf allerdings schwer abschätzen. Auch gibt es Gründe, die gegen eine Verstärkung der Zersetzungsrate im Boden durch den Klimawandel sprechen:

	~~<!-- unsichtbarer Kommentar-->~~		Die Versuche, die dazu durchgeführt wurden, erstreckten sich alle über kurze Zeiträume nicht über wenigen Jahren. Es könnte aber irreführend sein, von einer anfänglichen Zersetzungsrate auf die zukünftige zu schließen. Außerdem ist die Zusammensetzung der organischen Substanzen im Boden sehr komplex. Denkbar wäre, dass bei höheren Temperaturen zwar zunächst die gut zersetzbaren Verbindungen Kohlendioxid freisetzen, die trägen organischen Verbindungen jedoch nicht auf die Temperaturänderung reagieren.<ref>Grace und Rayment (2000): [http://www.nature.com/nature/journal/v404/n6780/full/404819a0.html Respiration in the balance]. Nature 404, 819-820.</ref> Dazu gehört z.B. Lignin, das ein Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände ist. Für diese These sprechen auch Messungen der Respirationsrate in verschiedenen Breiten. Sie zeigen, dass die Zersetzung in warmen Gebieten nicht unbedingt schneller abläuft als in kalten.<ref>Giardina und Ryan (2000): [http://www.nature.com/nature/journal/v404/n6780/full/404858a0.html Evidence that decomposition rates of organic carbon in mineral soil do not vary with temperature]. Nature 404, 858-861.</ref> <ref>Valentini et al. (2000):[http://www.nature.com/nature/journal/v404/n6780/full/404861a0.html Respiration as the main determinant of carbon balance in European forests]. Nature 404, 861-865.</ref>
	~~<!-- Den folgenden Absatz (insbesondere die ersten beiden Sätze) bitte stilistisch überarbeiten.-->~~
	~~<!-- unsichtbarer Kommentar-->~~
	Die Versuche, die dazu durchgeführt wurden, erstreckten sich alle über kurze Zeiträume nicht über wenigen Jahren. Es könnte aber irreführend sein, von einer anfänglichen Zersetzungsrate auf die ~~in der Zukunft~~ zu schließen~~, denn~~ die Zusammensetzung der organischen Substanzen im Boden ~~ist~~ sehr komplex. Denkbar wäre, dass bei höheren Temperaturen zwar zunächst die gut zersetzbaren Verbindungen Kohlendioxid freisetzen, die trägen organischen Verbindungen jedoch nicht auf die Temperaturänderung reagieren. Dazu gehört z.B. Lignin, das ein Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände ist. Für diese These sprechen auch Messungen der Respirationsrate in verschiedenen Breiten. Sie zeigen, dass die Zersetzung in warmen Gebieten nicht schneller abläuft als in kalten.

	Bislang ist die Frage, wie die Böden auf den Klimawandel reagieren werden, also ~~ungeklärt~~. Viele Klimamodelle gehen mangels Alternativen von einem exponentiellen Ansteigen der Zersetzungsrate bei steigender Temperatur im Boden aus, ohne spezifische Verbindungen zu unterscheiden.		Bislang ist die Frage, wie die Böden auf den Klimawandel reagieren werden, also nicht geklärt. Viele Klimamodelle gehen mangels Alternativen von einem exponentiellen Ansteigen der Zersetzungsrate bei steigender Temperatur im Boden aus, ohne spezifische Verbindungen zu unterscheiden.

	=== Änderung der Störungen ===		=== Änderung der Störungen ===

Sandra Burger: /* Änderung der heterotrophen Respiration */ unsichtbarer Kommentar (Absatz bitte stilistisch überarbeiten.)

2008-12-30T11:01:11Z

Änderung der heterotrophen Respiration: unsichtbarer Kommentar (Absatz bitte stilistisch überarbeiten.)

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	=== Änderung der heterotrophen Respiration ===		=== Änderung der heterotrophen Respiration ===
	Viele verschiedene Arten von Mikroorganismen auf und in den Böden sind daran beteiligt, das organische Material der toten Pflanzen zu zersetzen und aufgrund ihrer Atmung dann als CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre abzugeben. Untersuchungen zeigen eine starke Abhängigkeit dieser heterotrophen Respiration von der Temperatur (wie es dem obigen Bild entsprechend auch bei der autotrophen Respiration, also der Atmung der Pflanzen, der Fall ist). Je höher die Temperatur im Boden ist, desto schneller findet diese Zersetzung statt - die heterotrophe Respiration steigt und hat damit senkenden Einfluss auf die Netto-Biomproduktion. In den höheren Breiten der Nordhalbkugel ist zudem damit zu rechnen, dass ein großer Teil der Permafrostböden, in denen sich nahezu 20% des globalen im Boden gespeicherten Kohlenstoffs befinden, auftaut und Teil des aktiven Kohlenstoffkreislaufs wird. Dabei wird wahrscheinlich mehr Kohlendioxid freigesezt als durch Pflanzenwachstum gespeichert wird. In den Trockengebieten wird eine temperaturbedingte Erhöhung der Verdunstung eher zu einer verringerten CO<sub>2</sub>-Aufnahme führen, da hier das Pflanzenwachstum stark durch die Wasserversorgung gesteuert wird. Quantitativ lassen sich die Auswirkung der klimatischen Änderungen auf den Kohlenstoffkreislauf allerdings schwer abschätzen. Auch gibt es Gründe, die gegen eine Verstärkung der Zersetzungsrate im Boden durch den Klimawandel sprechen: Die Versuche, die dazu durchgeführt wurden, erstreckten sich alle über kurze Zeiträume nicht über wenigen Jahren. Es könnte aber irreführend sein, von einer anfänglichen Zersetzungsrate auf die in der Zukunft zu schließen, denn die Zusammensetzung der organischen Substanzen im Boden ist sehr komplex. Denkbar wäre, dass bei höheren Temperaturen zwar zunächst die gut zersetzbaren Verbindungen Kohlendioxid freisetzen, die trägen organischen Verbindungen jedoch nicht auf die Temperaturänderung reagieren. Dazu gehört z.B. Lignin, das ein Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände ist. Für diese These sprechen auch Messungen der Respirationsrate in verschiedenen Breiten. Sie zeigen, dass die Zersetzung in warmen Gebieten nicht schneller abläuft als in kalten.		Viele verschiedene Arten von Mikroorganismen auf und in den Böden sind daran beteiligt, das organische Material der toten Pflanzen zu zersetzen und aufgrund ihrer Atmung dann als CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre abzugeben. Untersuchungen zeigen eine starke Abhängigkeit dieser heterotrophen Respiration von der Temperatur (wie es dem obigen Bild entsprechend auch bei der autotrophen Respiration, also der Atmung der Pflanzen, der Fall ist). Je höher die Temperatur im Boden ist, desto schneller findet diese Zersetzung statt - die heterotrophe Respiration steigt und hat damit senkenden Einfluss auf die Netto-Biomproduktion. In den höheren Breiten der Nordhalbkugel ist zudem damit zu rechnen, dass ein großer Teil der Permafrostböden, in denen sich nahezu 20% des globalen im Boden gespeicherten Kohlenstoffs befinden, auftaut und Teil des aktiven Kohlenstoffkreislaufs wird. Dabei wird wahrscheinlich mehr Kohlendioxid freigesezt als durch Pflanzenwachstum gespeichert wird. In den Trockengebieten wird eine temperaturbedingte Erhöhung der Verdunstung eher zu einer verringerten CO<sub>2</sub>-Aufnahme führen, da hier das Pflanzenwachstum stark durch die Wasserversorgung gesteuert wird. Quantitativ lassen sich die Auswirkung der klimatischen Änderungen auf den Kohlenstoffkreislauf allerdings schwer abschätzen. Auch gibt es Gründe, die gegen eine Verstärkung der Zersetzungsrate im Boden durch den Klimawandel sprechen:

			<!-- unsichtbarer Kommentar-->
			<!-- Den folgenden Absatz (insbesondere die ersten beiden Sätze) bitte stilistisch überarbeiten.-->
			<!-- unsichtbarer Kommentar-->
			Die Versuche, die dazu durchgeführt wurden, erstreckten sich alle über kurze Zeiträume nicht über wenigen Jahren. Es könnte aber irreführend sein, von einer anfänglichen Zersetzungsrate auf die in der Zukunft zu schließen, denn die Zusammensetzung der organischen Substanzen im Boden ist sehr komplex. Denkbar wäre, dass bei höheren Temperaturen zwar zunächst die gut zersetzbaren Verbindungen Kohlendioxid freisetzen, die trägen organischen Verbindungen jedoch nicht auf die Temperaturänderung reagieren. Dazu gehört z.B. Lignin, das ein Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände ist. Für diese These sprechen auch Messungen der Respirationsrate in verschiedenen Breiten. Sie zeigen, dass die Zersetzung in warmen Gebieten nicht schneller abläuft als in kalten.

	Bislang ist die Frage, wie die Böden auf den Klimawandel reagieren werden, also ungeklärt. Viele Klimamodelle gehen mangels Alternativen von einem exponentiellen Ansteigen der Zersetzungsrate bei steigender Temperatur im Boden aus, ohne spezifische Verbindungen zu unterscheiden.		Bislang ist die Frage, wie die Böden auf den Klimawandel reagieren werden, also ungeklärt. Viele Klimamodelle gehen mangels Alternativen von einem exponentiellen Ansteigen der Zersetzungsrate bei steigender Temperatur im Boden aus, ohne spezifische Verbindungen zu unterscheiden.

Sebastian am 30. Dezember 2008 um 10:08 Uhr

2008-12-30T10:08:12Z

← Nächstältere Version		Version vom 30. Dezember 2008, 10:08 Uhr
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	Um direkt zu messen, wieviel Kohlenstoff weltweit zwischen Land und Atmosphäre ausgetauscht wird, müsste man die Erde schließlich mit einem Netzwerk von Millionen von Messstationen überziehen, denn an jeder Stelle der Erde ist dieser Austausch verschieden. Daher geht man folgendermaßen vor: Aus den jährlichen Verbrauchsdaten fossiler Brennstoffe werden die entsprechenden Emissionen berechnet. Außerdem lässt sich gut messen, wie stark in Folge dessen der CO<sub>2</sub>-Gehalt in der Atmosphäre ansteigt. Die fehlende Menge an Kohlenstoff muss vom Ozean und der Biosphäre an Land aufgenommen worden sein. Der Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre folgt relativ verlässlichen physikalischen Gesetzen (nämlich der Löslichkeit des CO<sub>2</sub> im Wasser) und ist daher einigermaßen gut abschätzbar - übrig bleibt der Austausch zwischen Land und Atmosphäre.		Um direkt zu messen, wieviel Kohlenstoff weltweit zwischen Land und Atmosphäre ausgetauscht wird, müsste man die Erde schließlich mit einem Netzwerk von Millionen von Messstationen überziehen, denn an jeder Stelle der Erde ist dieser Austausch verschieden. Daher geht man folgendermaßen vor: Aus den jährlichen Verbrauchsdaten fossiler Brennstoffe werden die entsprechenden Emissionen berechnet. Außerdem lässt sich gut messen, wie stark in Folge dessen der CO<sub>2</sub>-Gehalt in der Atmosphäre ansteigt. Die fehlende Menge an Kohlenstoff muss vom Ozean und der Biosphäre an Land aufgenommen worden sein. Der Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre folgt relativ verlässlichen physikalischen Gesetzen (nämlich der Löslichkeit des CO<sub>2</sub> im Wasser) und ist daher einigermaßen gut abschätzbar - übrig bleibt der Austausch zwischen Land und Atmosphäre.
	Das Problem ist nun, diesen Austausch aufzuspalten: Wieviel CO<sub>2</sub> wurde aufgrund von Rodung durch den Menschen in die Atmosphäre geschickt, und wieviel wurde von den noch vorhandenen Pflanzen wieder aufgenommen? Der genaue Umfang der globalen Entwaldung und der damit verbundenen Kohlenstoffflüsse ist verständlicherweise schwer abschätzbar: Die Rodung geschieht vor allem auf lokaler Ebene in den Tropen. Daher gibt es oft keine oder nur unzuverlässige und unvollständige Statistiken dieser Aktivitäten.		Das Problem ist nun, diesen Austausch aufzuspalten: Wieviel CO<sub>2</sub> wurde aufgrund von Rodung durch den Menschen in die Atmosphäre geschickt, und wieviel wurde von den noch vorhandenen Pflanzen wieder aufgenommen? Der genaue Umfang der globalen Entwaldung und der damit verbundenen Kohlenstoffflüsse ist verständlicherweise schwer abschätzbar: Die Rodung geschieht vor allem auf lokaler Ebene in den Tropen. Daher gibt es oft keine oder nur unzuverlässige und unvollständige Statistiken dieser Aktivitäten.
	Zwar kann aus Satellitenmessungen geschlussfolgert werden, wieviel Wald der Rodung zum Opfer gefallen ist. Die Menge Kohlenstoff, die pro Flächeneinheit in einem Ökosystem gespeichert ist, ist allerdings recht unterschiedlich. Warum trotz der starken Entwaldung die terrestrische Biosphäre offenbar mehr Kohlenstoff aufgenommen hat als bei der Abholzung frei wurde, ist noch immer nicht komplett geklärt (man sprach früher sogar von einer "missing sink", der fehlenden Senke), da viele verschiedene Prozesse am Werk sind.		Zwar kann aus Satellitenmessungen geschlussfolgert werden, wieviel Wald der Rodung zum Opfer gefallen ist. Die Menge Kohlenstoff, die pro Flächeneinheit in einem Ökosystem gespeichert ist, ist allerdings recht unterschiedlich. Warum trotz der starken Entwaldung die terrestrische Biosphäre offenbar mehr Kohlenstoff aufgenommen hat als bei der Abholzung frei wurde, ist noch immer nicht komplett geklärt (man sprach früher sogar von einer "missing sink", der fehlenden Senke), zumal vermutlich viele verschiedene Prozesse am Werk sind. Bislang wird angenommen, dass die Ursache der CO<sub>2</sub>-Düngeeffekt (siehe unten) ist. Möglich wäre aber auch ein Einfluss der starken Stickstoffdüngung aus der Landwirtschaft - die Verbreitung dieser Stickstoffverbindungen auf der Erde lässt auch die natürliche Vegetation besser wachsen.

	== Der terrestrische Kohlenstoffkreislauf im 21. Jahrhundert ==		== Der terrestrische Kohlenstoffkreislauf im 21. Jahrhundert ==
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	Ein anderer Aspekt ist die durch den Klimawandel in mittleren und höhren Breiten verlängerte Wachstumszeit durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende. Die beobachtete Erwärmung hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen seit den frühen 1960er Jahren geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme. In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten verpflanzt werden können.		Ein anderer Aspekt ist die durch den Klimawandel in mittleren und höhren Breiten verlängerte Wachstumszeit durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende. Die beobachtete Erwärmung hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen seit den frühen 1960er Jahren geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme. In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten verpflanzt werden können.

	Einige Untersuchungen gehen davon aus, dass sich die Nettoprimärproduktion der meisten Pflanzen der mittleren und höheren Breiten bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den Wäldern dieser Klimazonen liegt. Bei vielen Pflanzen in den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Bei einer deutlich höheren CO<sub>2</sub>-Konzentration von z.B. 800-1000 ppm<ref>ppm (Teile pro Million) ist das Verhältnis der Anzahl von Treibhausgasmolekülen zur Gesamtzahl der Moleküle in trockener Luft.</ref> zeigen experimentelle Untersuchungen, dass sich die Nettoprimärproduktion entweder nur geringfügig erhöhen oder sogar zurückgehen wird.		Einige Untersuchungen gehen davon aus, dass sich die Nettoprimärproduktion der meisten Pflanzen der mittleren und höheren Breiten bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den Wäldern dieser Klimazonen liegt. Bei vielen Pflanzen in den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Bei einer deutlich höheren CO<sub>2</sub>-Konzentration von z.B. 800-1000 ppm<ref>ppm (Teile pro Million) ist das Verhältnis der Anzahl von Treibhausgasmolekülen zur Gesamtzahl der Moleküle in trockener Luft.</ref> zeigen experimentelle Untersuchungen, dass sich die Nettoprimärproduktion entweder nur geringfügig erhöhen oder sogar zurückgehen wird. Im Gegensatz zu den hohen Breiten reagiert die Biosphäre der Tropen vermutlich mit einer sinkenden NPP auf die Erwärmung, da das Temperaturoptimum dort überschritten wird. Aktuelle Modellrechnungen ergeben, dass der Rückgang der NPP in den Tropen deutlich stärker ausfallen könnte als der Zuwachs in den hohen Breiten.<ref>Raddatz et al. (2007):[http://www.springerlink.com/content/g410205122372067/fulltext.pdf Will the tropical land biosphere dominate the climate–carbon cycle feedback during the twenty-first century?] Climate Dynamics (29), 565–574.</ref>

	=== Änderung der heterotrophen Respiration ===		=== Änderung der heterotrophen Respiration ===
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	=== Änderung der Störungen ===		=== Änderung der Störungen ===
	Auch die Entwicklung von Störungen der Ökosysteme hängt davon ab, wie das Klima sich ändern wird und wie ihre Bewirtschaftung durch den Menschen geschieht. Es wird vermutet, dass die CO<sub>2</sub>-Emissionen durch Störungen in Zukunft zunehmen werden. Mehr Informationen zu Waldbränden und Insektenbefall findet sich in dem Artikel [[Wälder im Klimawandel]].		Auch die Entwicklung von Störungen der Ökosysteme hängt davon ab, wie das Klima sich ändern wird und wie ihre Bewirtschaftung durch den Menschen geschieht. Es wird vermutet, dass die CO<sub>2</sub>-Emissionen durch Störungen in Zukunft zunehmen werden. Eine genaue Abschätzung der zukünftigen Emissionen aus Vegetationsfeuern und anderen Störungen ist aufgrund der großen Unsicherheiten nicht durchführbar. Dass es sich aber um einen bedeutenden Beitrag handeln könnte, zeigt sich an der Größenordnung der gegenwärtigen Störungen, die jährlich mehrere Gigatonnen Kohlenstoff freisetzen, nur etwa 3 mal weniger als die menschengemachten direkten Emissionen. Mehr Informationen zu Waldbränden und Insektenbefall findet sich in dem Artikel [[Wälder im Klimawandel]].

	=== Fazit ===		=== Fazit ===

Sebastian: /* Änderung der heterotrophen Respiration */

2008-12-30T09:38:41Z

Änderung der heterotrophen Respiration

← Nächstältere Version		Version vom 30. Dezember 2008, 09:38 Uhr
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	=== Änderung der heterotrophen Respiration ===		=== Änderung der heterotrophen Respiration ===
	Viele verschiedene Arten von Mikroorganismen auf und in den Böden sind daran beteiligt, das organische Material der toten Pflanzen zu zersetzen und aufgrund ihrer Atmung dann als CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre abzugeben. Untersuchungen zeigen eine starke Abhängigkeit dieser heterotrophen Respiration von der Temperatur (wie es dem obigen Bild entsprechend auch bei der autotrophen Respiration, also der Atmung der Pflanzen, der Fall ist). Je höher die Temperatur im Boden ist, desto schneller findet diese Zersetzung statt - die heterotrophe Respiration steigt und hat damit senkenden Einfluss auf die Netto-Biomproduktion. In den höheren Breiten der Nordhalbkugel ist zudem damit zu rechnen, dass ein großer Teil der Permafrostböden, in denen sich nahezu 20% des globalen im Boden gespeicherten Kohlenstoffs befinden, auftaut und Teil des aktiven Kohlenstoffkreislaufs wird. Dabei wird wahrscheinlich mehr Kohlendioxid freigesezt als durch Pflanzenwachstum gespeichert wird. In den Trockengebieten wird eine temperaturbedingte Erhöhung der Verdunstung eher zu einer verringerten CO<sub>2</sub>-Aufnahme führen, da hier das Pflanzenwachstum stark durch die Wasserversorgung gesteuert wird. Quantitativ lassen sich die Auswirkung der klimatischen Änderungen auf den Kohlenstoffkreislauf allerdings schwer abschätzen.		Viele verschiedene Arten von Mikroorganismen auf und in den Böden sind daran beteiligt, das organische Material der toten Pflanzen zu zersetzen und aufgrund ihrer Atmung dann als CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre abzugeben. Untersuchungen zeigen eine starke Abhängigkeit dieser heterotrophen Respiration von der Temperatur (wie es dem obigen Bild entsprechend auch bei der autotrophen Respiration, also der Atmung der Pflanzen, der Fall ist). Je höher die Temperatur im Boden ist, desto schneller findet diese Zersetzung statt - die heterotrophe Respiration steigt und hat damit senkenden Einfluss auf die Netto-Biomproduktion. In den höheren Breiten der Nordhalbkugel ist zudem damit zu rechnen, dass ein großer Teil der Permafrostböden, in denen sich nahezu 20% des globalen im Boden gespeicherten Kohlenstoffs befinden, auftaut und Teil des aktiven Kohlenstoffkreislaufs wird. Dabei wird wahrscheinlich mehr Kohlendioxid freigesezt als durch Pflanzenwachstum gespeichert wird. In den Trockengebieten wird eine temperaturbedingte Erhöhung der Verdunstung eher zu einer verringerten CO<sub>2</sub>-Aufnahme führen, da hier das Pflanzenwachstum stark durch die Wasserversorgung gesteuert wird. Quantitativ lassen sich die Auswirkung der klimatischen Änderungen auf den Kohlenstoffkreislauf allerdings schwer abschätzen. Auch gibt es Gründe, die gegen eine Verstärkung der Zersetzungsrate im Boden durch den Klimawandel sprechen: Die Versuche, die dazu durchgeführt wurden, erstreckten sich alle über kurze Zeiträume nicht über wenigen Jahren. Es könnte aber irreführend sein, von einer anfänglichen Zersetzungsrate auf die in der Zukunft zu schließen, denn die Zusammensetzung der organischen Substanzen im Boden ist sehr komplex. Denkbar wäre, dass bei höheren Temperaturen zwar zunächst die gut zersetzbaren Verbindungen Kohlendioxid freisetzen, die trägen organischen Verbindungen jedoch nicht auf die Temperaturänderung reagieren. Dazu gehört z.B. Lignin, das ein Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände ist. Für diese These sprechen auch Messungen der Respirationsrate in verschiedenen Breiten. Sie zeigen, dass die Zersetzung in warmen Gebieten nicht schneller abläuft als in kalten.

			Bislang ist die Frage, wie die Böden auf den Klimawandel reagieren werden, also ungeklärt. Viele Klimamodelle gehen mangels Alternativen von einem exponentiellen Ansteigen der Zersetzungsrate bei steigender Temperatur im Boden aus, ohne spezifische Verbindungen zu unterscheiden.

	=== Änderung der Störungen ===		=== Änderung der Störungen ===

Anja: /* Der terrestrische Kohlenstoffkreislauf */

2008-12-27T17:35:45Z

Der terrestrische Kohlenstoffkreislauf

← Nächstältere Version		Version vom 27. Dezember 2008, 17:35 Uhr
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	Auf dem Land sind drei Kohlenstoffspeicher zu unterscheiden:		Auf dem Land sind drei Kohlenstoffspeicher zu unterscheiden:
	* Der '''Boden''' mit ca. 1560 Gt C ([[~~Gigatonnen~~\|Gigatonnen]] Kohlenstoff)		* Der '''Boden''' mit ca. 1560 Gt C ([[Gigatonne\|Gigatonnen]] Kohlenstoff)
	* Die lebende '''Vegetation''' mit etwa 660 Gt C		* Die lebende '''Vegetation''' mit etwa 660 Gt C
	* Die '''Streu''' mit ca. 90 Gt C		* Die '''Streu''' mit ca. 90 Gt C

Anja: /* Der terrestrische Kohlenstoffkreislauf */

2008-12-27T17:35:09Z

Der terrestrische Kohlenstoffkreislauf

← Nächstältere Version		Version vom 27. Dezember 2008, 17:35 Uhr
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	Auf dem Land sind drei Kohlenstoffspeicher zu unterscheiden:		Auf dem Land sind drei Kohlenstoffspeicher zu unterscheiden:
	* Der '''Boden''' mit ca. 1560 Gt C (Gigatonnen Kohlenstoff)		* Der '''Boden''' mit ca. 1560 Gt C ([[Gigatonnen\|Gigatonnen]] Kohlenstoff)
	* Die lebende '''Vegetation''' mit etwa 660 Gt C		* Die lebende '''Vegetation''' mit etwa 660 Gt C
	* Die '''Streu''' mit ca. 90 Gt C		* Die '''Streu''' mit ca. 90 Gt C

Anja: /* Der terrestrische Kohlenstoffkreislauf */

2008-12-14T19:06:09Z

Der terrestrische Kohlenstoffkreislauf

← Nächstältere Version		Version vom 14. Dezember 2008, 19:06 Uhr
Zeile 4:		Zeile 4:

	Auf dem Land sind drei Kohlenstoffspeicher zu unterscheiden:		Auf dem Land sind drei Kohlenstoffspeicher zu unterscheiden:
	* Der Boden mit ca. 1560 Gt C (Gigatonnen Kohlenstoff)		* Der '''Boden''' mit ca. 1560 Gt C (Gigatonnen Kohlenstoff)
	* Die lebende Vegetation mit etwa 660 Gt C		* Die lebende '''Vegetation''' mit etwa 660 Gt C
	* Die Streu mit ca. 90 Gt C		* Die '''Streu''' mit ca. 90 Gt C

	Die wichtigste Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Land spielt sich über die Vegetation ab. Pflanzen nehmen durch die Photosynthese [[Kohlendioxid]] aus der Atmosphäre auf, sie geben durch Atmung (Respiration) aber auch wieder das gespeicherte CO<sub>2</sub> an die Atmosphäre ab. Auch Pflanzen atmen also Sauerstoff und nicht Kohlendioxid, wie oft behauptet wird. Dass sie insgesamt mehr CO<sub>2</sub> aufnehmen als sie abgeben liegt daran, dass sie gleichzeitig mittels Photosynthese Biomasse daraus aufbauen.		Die wichtigste Wechselwirkung zwischen [[Atmosphäre]] und Land spielt sich über die Vegetation ab. Pflanzen nehmen durch die Photosynthese [[Kohlendioxid]] aus der Atmosphäre auf, sie geben durch Atmung (Respiration) aber auch wieder das gespeicherte CO<sub>2</sub> an die Atmosphäre ab. Auch Pflanzen atmen also Sauerstoff und nicht Kohlendioxid, wie oft behauptet wird. Dass sie insgesamt mehr CO<sub>2</sub> aufnehmen als sie abgeben liegt daran, dass sie gleichzeitig mittels Photosynthese Biomasse daraus aufbauen.
	In der '''Bruttoprimärproduktion''' (BPP) der Pflanzen werden 120 Gt C pro Jahr zunächst durch die Photosynthese assimiliert (aufgenommen). Etwa die Hälfte dieses Kohlenstoffs (ca. 60 Gt C pro Jahr) geht durch die Atmung der Pflanzen (autotrophe Respiration, R<sub>a</sub>) aber unmittelbar wieder an die Atmosphäre verloren. Die andere Hälfte geht dauerhafter in das Wachstum der Biomasse ein ('''Nettoprimärproduktion''', NPP). Ein Großteil der Biomasse fällt jedoch als Streu (Laub, heruntergefallene Zweige etc.) an und wird durch Bodenorganismen mineralisiert, wobei jährlich 55 Gt C des durch das Wachstum der Pflanze gespeicherten Kohlenstoffs von 60 Gt C pro Jahr wieder an die Atmosphäre abgegeben werden (heterotrophe Respiration, R<sub>h</sub>). D.h. nur 5 Gt C werden über längere Zeiträume durch die sogenannte '''Nettoökosystemproduktion''' im Stamm und Wurzelwerk gespeichert. Auch dieser Anteil kann durch Störungen wie Holznutzung, Feuer und Insektenbefall oder als in Wasser gelöster Kohlenstoff (DOC) durch Abfluss teilweise verloren gehen. Nur der Rest von 1 Gt C pro Jahr wird als sogenannte '''Nettobiomproduktion''' (NBP) in Form von Holzkohle und schwer abbaubarem Humus über sehr lange Zeiträume akkumuliert. Diese Zahlen gelten jedoch nur im globalen Mittel, denn die Umwandlungsraten sind an jedem Ort verschieden. Je nach Klima und Art der Vegetation gibt es große Unterschiede.		In der '''Bruttoprimärproduktion''' (BPP) der Pflanzen werden 120 Gt C pro Jahr zunächst durch die Photosynthese assimiliert (aufgenommen). Etwa die Hälfte dieses Kohlenstoffs (ca. 60 Gt C pro Jahr) geht durch die Atmung der Pflanzen (autotrophe Respiration, R<sub>a</sub>) aber unmittelbar wieder an die Atmosphäre verloren. Die andere Hälfte geht dauerhafter in das Wachstum der Biomasse ein ('''Nettoprimärproduktion''', NPP). Ein Großteil der Biomasse fällt jedoch als Streu (Laub, heruntergefallene Zweige etc.) an und wird durch Bodenorganismen mineralisiert, wobei jährlich 55 Gt C des durch das Wachstum der Pflanze gespeicherten Kohlenstoffs von 60 Gt C pro Jahr wieder an die Atmosphäre abgegeben werden (heterotrophe Respiration, R<sub>h</sub>). D.h. nur 5 Gt C werden über längere Zeiträume durch die sogenannte '''Nettoökosystemproduktion''' im Stamm und Wurzelwerk gespeichert. Auch dieser Anteil kann durch Störungen wie Holznutzung, Feuer und Insektenbefall oder als in Wasser gelöster Kohlenstoff (DOC) durch Abfluss teilweise verloren gehen. Nur der Rest von 1 Gt C pro Jahr wird als sogenannte '''Nettobiomproduktion''' (NBP) in Form von Holzkohle und schwer abbaubarem Humus über sehr lange Zeiträume akkumuliert. Diese Zahlen gelten jedoch nur im globalen Mittel, denn die Umwandlungsraten sind an jedem Ort verschieden. Je nach Klima und Art der Vegetation gibt es große Unterschiede.
	Als Formel lautet die Kohlenstoffbilanz also:		Als Formel lautet die Kohlenstoffbilanz also:

Dieter Kasang: /* Änderung der Netto-Primärproduktion */

2008-11-28T14:25:19Z

Änderung der Netto-Primärproduktion

← Nächstältere Version		Version vom 28. November 2008, 14:25 Uhr
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	Nur wenn alle anderen Voraussetzungen erfüllt sind, kann ein gehobener CO<sub>2</sub>-Gehalt auch zu einer gesteigerten Photosyntheserate führen, CO<sub>2</sub> ist dann also ein "limitierender Faktor". Der Grund dafür ist die Funktionsweise der Spaltöffnungen in den Pflanzenblättern (so genannte Stomata). Um Kohlendioxid aufnehmen zu können, muss die Pflanze diese Stomata öffnen. Dabei geht ihr aber Wasser aus dem Inneren der Blätter verloren (Transpiration). Die Stomata sind also dafür zuständig, einen passenden Ausgleich zwischen CO<sub>2</sub>-Aufnahme und Wasserverlust herzustellen. Bei einer höheren CO<sub>2</sub>-Konzentration gelingt die Aufnahme von CO<sub>2</sub> natürlich besser, ohne dass zu viel Wasser verlorengeht (außerdem kann eine höhere CO<sub>2</sub>-Konzentration auch die Nährstoffverwertung verbessern). Daher kann in derselben Zeit mehr CO<sub>2</sub> als zuvor aufgenommen werden - die Pflanze wächst schneller. Dies ist der oben bereits erwähnte CO<sub>2</sub>-Düngeeffekt.		Nur wenn alle anderen Voraussetzungen erfüllt sind, kann ein gehobener CO<sub>2</sub>-Gehalt auch zu einer gesteigerten Photosyntheserate führen, CO<sub>2</sub> ist dann also ein "limitierender Faktor". Der Grund dafür ist die Funktionsweise der Spaltöffnungen in den Pflanzenblättern (so genannte Stomata). Um Kohlendioxid aufnehmen zu können, muss die Pflanze diese Stomata öffnen. Dabei geht ihr aber Wasser aus dem Inneren der Blätter verloren (Transpiration). Die Stomata sind also dafür zuständig, einen passenden Ausgleich zwischen CO<sub>2</sub>-Aufnahme und Wasserverlust herzustellen. Bei einer höheren CO<sub>2</sub>-Konzentration gelingt die Aufnahme von CO<sub>2</sub> natürlich besser, ohne dass zu viel Wasser verlorengeht (außerdem kann eine höhere CO<sub>2</sub>-Konzentration auch die Nährstoffverwertung verbessern). Daher kann in derselben Zeit mehr CO<sub>2</sub> als zuvor aufgenommen werden - die Pflanze wächst schneller. Dies ist der oben bereits erwähnte CO<sub>2</sub>-Düngeeffekt.
	Bei vielen tropischen Pflanzen, die auf eine hohe Feuchte ausgelegt sind und einen anderen Photosynthesemechanismus namens C4 (im Gegensatz zu C3) benutzen, ist dieser Effekt jedoch gering. Da keine Gefahr besteht, zu viel Wasser zu verlieren, benutzt die Pflanze ohnehin schon so viel CO<sub>2</sub> wie möglich. Eine erhöhte CO<sub>2</sub>-Produktion hat bei solchen Pflanzen kaum einen Effekt. Auch gibt es vor allem in ariden Gebieten Pflanzen, die nachts, wenn es kühl und feucht ist, CO<sub>2</sub> aufnehmen, um dann am Tag bei geschlossenen Stomata aber viel Sonnenschein damit Photosynthese zu betreiben.		Bei vielen tropischen Pflanzen, die auf eine hohe Feuchte ausgelegt sind und einen anderen Photosynthesemechanismus namens C4 (im Gegensatz zu C3) benutzen, ist dieser Effekt jedoch gering. Da keine Gefahr besteht, zu viel Wasser zu verlieren, benutzt die Pflanze ohnehin schon so viel CO<sub>2</sub> wie möglich. Eine erhöhte CO<sub>2</sub>-Produktion hat bei solchen Pflanzen kaum einen Effekt. Auch gibt es vor allem in ariden Gebieten Pflanzen, die nachts, wenn es kühl und feucht ist, CO<sub>2</sub> aufnehmen, um dann am Tag bei geschlossenen Stomata aber viel Sonnenschein damit Photosynthese zu betreiben.
	[[Bild:~~photosynthese~~.~~gif~~\|thumb\|left\|~~620px~~\|Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen immer stärker mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts) ein Maximum.]]		[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen immer stärker mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts) ein Maximum.]]
	Abgesehen davon wird vermutet, dass auch ohne solche Einschränkungen der Düngeeffekt nach einiger Zeit stark geschwächt werden könnte, entweder, weil er ab einem bestimmten CO<sub>2</sub>-Gehalt nicht mehr wirkt, oder weil die Pflanze sich an diesen gewöhnt und ineffizienter wird. Etliche Versuche, sowohl in Gewächshäusern als auch im Freiland, wurden durchgeführt, zeigen jedoch sehr unterschiedliche Ergebnisse. Insbesondere fehlen Langzeitmessungen, die Aufschluss darüber geben, über welche Zeitdauer der Effekt wirken könnte.		Abgesehen davon wird vermutet, dass auch ohne solche Einschränkungen der Düngeeffekt nach einiger Zeit stark geschwächt werden könnte, entweder, weil er ab einem bestimmten CO<sub>2</sub>-Gehalt nicht mehr wirkt, oder weil die Pflanze sich an diesen gewöhnt und ineffizienter wird. Etliche Versuche, sowohl in Gewächshäusern als auch im Freiland, wurden durchgeführt, zeigen jedoch sehr unterschiedliche Ergebnisse. Insbesondere fehlen Langzeitmessungen, die Aufschluss darüber geben, über welche Zeitdauer der Effekt wirken könnte.