Übersicht

- 19.10. Einführung (cb, mh)- 26.10. Motive, Konzepte, Begriffe und Definitionen

(cb)- 2.11. Erdgeschichte (mh) - 9.11. Evolutionsgeschichte (mh) - 16.11. C-Kreislauf, Modellansätze abiotische Systeme (mh)- 23.11. Organismen und ihre Autökologie (cb) - 30.11. Funktionen, Prozesse, Wechselwirkungen (cb)- 7.12. Populationsökologie (cb)- 14.12. Metapopulation und Trophiestufen (cb)- 21.12. Biozönosen und Ökosysteme (Synökologie) (cb) - 11. 1. Zeitliche Muster (mh)- 18. 1. Räumliche Muster (cb)- 25. 1. Serviceleistungen von Ökosystemen (mh)- 1. 2. Forst-, Land-, Fischwirtschaft, Naturschutz (mh)- 8.2 Umweltveränderungen und Umweltschutz (cb,mh)

Charakterisierung der (unbelebten) Umwelt von Organismen

Externe Faktoren z.B. Temperatur, allg.: intensive Faktoren Fragen ob transient oder stationär

(lokales Gleichgewicht) Ressourcen

z.B. Niederschlagsmenge, allg.: extensive Faktoren

Fragen ob endlich oder erneuerbar (Funktionen an den Rändern)

Beziehungen zwischen biotischen und abiotischen

Aspekten

Abiotische UmweltGeologie, Geochemie, etc.

BiotaEvolutionsbiologie,Populationsbiologie, etc.

Natürliche Selektion (Darwin, 1869)

Verbrauch (Ressourcen, extensive Variablen)Verschmutzung (externe Faktoren, intensive Variablen)

Datierung/Zeitskalen• Vorgeschichte (104-109 Jahre)

• radioaktiver Zerfall• Abkühlung der Erde, Zunahme

verwitterter Oberflächen und Sedimente

• „molekulare Uhren“• archäologische Spuren (Artefakte)

• Geschichte (104-100 Jahre)• historische Aufzeichnungen (Schrift)• Dokumentierte menschliche Eingriffe

Umweltwissenschaften: Meilensteine

- Form, Größe und Alter der Erde- chemischer Element-Begriff- Energieerhalt- Prozesse des Wärmetransports in der

Atmosphäre (Wasserkreislauf)- Prozesse des Wärmetransports in der

Lithosphäre (Siliziumkreislauf)- Wissen um und Kontrolle von

Stoffmengen (statt Konzentrationen)

Ko-Evolution von Biosphäre und deren unbelebter Umwelt

aus: Lunine (1999)

Die Geschichte der Schätzungen des Alters der Erde

Heutiges Bild der Erde

Eine kurze Geschichte des Lebens

Theorien basieren auf:- Metabolismus zuerst oder- Selbstreproduktion zuerst

Eckdaten der Erdgeschichte

physikalisch/chemische Entstehungsbedingungen des Lebens

• Wärmetransport • in der kontinentalen und ozeanischen Kruste• in der Atmosphäre

• Geochemische Kreisläufe • Wasser• CO2

• O2

• Vergleich: Venus, Erde, Mars• Die frühe Erde als „lebensfreundlicher

Planet“

Konvektiver Wärmetransport

Chemische Differenzierungen

% Si Mg Ca K

Primitiver Mantel

46,0 37,8 3,2 0,03

Kontinent. Kruste

66,3 2,5 3,6 2,9

Ozeanische Kruste

50,3 7,6 11,3 0,2

Oberer Mantel 43,6 45,2 1,1 0,008

Erde/Venus Vergleich

Wärmetransport

• Wärmetransport im Kern und Mantel• Abnehmend [mW/m2]• Die Rolle von Wasser (z.B. hydrothermale

Zirkulation in der Tiefsee, chemische Differenzierung der Kruste)

• Wärmetransport in der Atmosphäre• Zunehmend (blasse, junge Sonne) [W/m2]• Die Rolle von Wasser (z.B. Treibhausgas,

Albedo, Karbonatbildung)

Schnitt vom Pazifik bis unter die Anden

Das aktuelle Geschwindigkeitsfeld

Rekonstruktion der Kontinentverteilungen

From: http://www.lothar-beckmann.de/Globalklima/seite14.htm

Rekonstruktion der Kontinentverteilungen

From: http://www.lothar-beckmann.de/Globalklima/seite14.htm

Vorhersage der Kontinentverteilungen

From: http://www.lothar-beckmann.de/Globalklima/seite14.htm

Modell für drei verschiedene Magmatypen

From: Lee R. Kump and James F. Kasting (2001)

Spuren eines Hotspots

Zusammenfassung: Geologie

- Naturgeschichte setzt Randbedingungen für Biosphäre

- „kein Wasser, kein Granit, keine Kontinente“

- Uniformismus der Prozesse, aber Geschichte ihrer Ausprägung ...)

- Über lange Zeiträume gegenseitige Beeinflussung von Geschichte der Erde und des Lebens