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Erhöhte atmosphärische CO2 Konzentrationen Zusammenfassung Zusammenfassung Die pflanzliche Photosynthese reagiert auf erhöhte CO2 -Konzentrationen (in C3 -Pflanzen) Pflanzen können u.U. Wasser einsparen, da sie die Stomata weiter schliessen können (C3 und C4 -Pflanzen). Beides kann zu verst...

Erhöhte atmosphärische CO2 Konzentrationen Zusammenfassung Zusammenfassung Die pflanzliche Photosynthese reagiert auf erhöhte CO2 -Konzentrationen (in C3 -Pflanzen) Pflanzen können u.U. Wasser einsparen, da sie die Stomata weiter schliessen können (C3 und C4 -Pflanzen). Beides kann zu verstärktem Pflanzenwachstum führen CO2 -Experimente deuten aber darauf hin, dass dies nicht unbedingt zu einer dauerhaft erhöhten Speicherung von Kohlenstoff im Ökosystem führt. Modelle tendieren dazu, die C-Speicherung unter erhöhtem CO2 zu überschätzen, da sie diverse Limitierungen von Wachstum und C-Speicherung nicht genügend abbilden. Neuere Modelle mit gekoppeltem N-Kreislauf zeigen in der Tat geringere C-Sequestrierungsraten Grundsätzlich bleibt aber das Problem, dass Modelle immer Vereinfachungen der Realität sind, und im Falle zukünftiger [CO2 ] unter Bedingungen laufen, für die keine Daten existieren (ausser aus Experimenten). Schlussendlich kann auch eine Veränderung im Störungsregime die C-Bilanz eines Biomes verändern (z.B. Häufigkeit von Feuer oder Schädlingen).  Globaler N-Kreislauf Grundelemente anthropogene Änderungen N2 O-Haushalt  Globaler N-Kreislauf Globaler N-Kreislauf Der globale Stickstoff-Kreislauf Stickstoff ist ein wichtiger Nährstoff und kommt in Proteinen und Nukleinsäuren in hohen Mengenanteilen vor es existiert eine grosse Anzahl weiterer N-Verbindungen viele sind sehr mobil, da sie gasförmig (N2 , N2 O) sind oder gut wasserlöslich (NO− 3 ). Pflanzen, Tiere, Mikroorganismen und chemische Umwandlungen in der Atmosphäre sind beteiligt aus Paul & Clark 1996  Globaler N-Kreislauf Globaler N-Kreislauf Der globale Stickstoff-Kreislauf Stickstoff ist ein wichtiger Nährstoff und kommt in Proteinen und Nukleinsäuren in hohen Mengenanteilen vor es existiert eine grosse Anzahl weiterer N-Verbindungen viele sind sehr mobil, da sie gasförmig (N2 , N2 O) sind oder gut wasserlöslich (NO− 3 ). Pflanzen, Tiere, Mikroorganismen und chemische Umwandlungen in der Atmosphäre sind beteiligt aus Cabello 2009  Globaler N-Kreislauf Globaler N-Kreislauf Der globale Stickstoff-Kreislauf Vereinfachte Darstellung N2 -Fixierung schleust Atmosphäre atmosphärischen Stickstoff in biologischen Kreislauf N2 N2 O Denitrifizierung (und andere gasförmige Verluste) führen biologischen N zurück in die De &N Atmosphäre ng nit ieru eb rifi en Dabei fällt N2 O an zie Fix pro run N2 - N2 O ist ein starkes du g Treibhausgas mit einer kte atmosphärischen Lebensdauer organische N- Mineralisierung von etwas über 100 Jahren; es Verbindungen NH+ 4 NO− 3 wird in der Stratosphäre Immobilisierung abgebaut Mineralischer N  Globaler N-Kreislauf Globaler N-Kreislauf Guano Vor der Erfindung von N-haltigen Kunstdüngern: Bauern waren von organischem Dünger, v.a. Mist und Gülle, abhängig  Globaler N-Kreislauf Globaler N-Kreislauf Guano Vor der Erfindung von N-haltigen Kunstdüngern: Bauern waren von organischem Dünger, v.a. Mist und Gülle, abhängig Guano wurde aus Südamerika importiert  Globaler N-Kreislauf Globaler N-Kreislauf Guano Vor der Erfindung von N-haltigen Kunstdüngern: Bauern waren von organischem Dünger, v.a. Mist und Gülle, abhängig Guano wurde aus Südamerika importiert Vogel-Guano: 11–16% N, 8–12% PO34− , 2-3% K Ammonium oxalat und Urate, Nitrate, Phosphate Fledermaus und Robben-Guano ist weniger nähstoffreich Die Akkumulation von Guano erfolgt nur in trocknem Klima  Globaler N-Kreislauf Globaler N-Kreislauf Guano Vor der Erfindung von N-haltigen Kunstdüngern: Bauern waren von organischem Dünger, v.a. Mist und Gülle, abhängig Guano wurde aus Südamerika importiert Vogel-Guano: 11–16% N, 8–12% PO34− , 2-3% K Ammonium oxalat und Urate, Nitrate, Phosphate Fledermaus und Robben-Guano ist weniger nähstoffreich Die Akkumulation von Guano erfolgt nur in trocknem Klima  Globaler N-Kreislauf Globaler N-Kreislauf Chile-Salpeter NaNO3  Globaler N-Kreislauf Haber-Bosch-Verfahren Synthetische Stickstoffdünger ∼1910: Erfindung des Haber-Bosch-Prozesses Gesamtreaktion: N2 + 3H2 −→ 2NH3 1910 von BASF patentiert verbraucht 1–2% der globalen Energieproduktion Nobelpreis in Chemie (1918: Fritz Haber; 1931: Carl Bosch)  Globaler N-Kreislauf Haber-Bosch-Verfahren Synthetische Stickstoffdünger ∼1910: Erfindung des Haber-Bosch-Prozesses Gesamtreaktion: N2 + 3H2 −→ 2NH3 1910 von BASF patentiert verbraucht 1–2% der globalen Energieproduktion Nobelpreis in Chemie (1918: Fritz Haber; 1931: Carl Bosch)  Globaler N-Kreislauf Haber-Bosch-Verfahren Synthetische Stickstoffdünger ∼1910: Erfindung des Haber-Bosch-Prozesses Gesamtreaktion: N2 + 3H2 −→ 2NH3 1910 von BASF patentiert verbraucht 1–2% der globalen Energieproduktion Nobelpreis in Chemie (1918: Fritz Haber; 1931: Carl Bosch)  Globaler N-Kreislauf Phosphat-Gewinnung Phosphorgewinnung Wichtigstes Mineral ist Apatit: Ca5 [PO4 ]3 X, wobei X=OH- , F- ,...  Globaler N-Kreislauf Phosphat-Gewinnung Phosphorgewinnung Wichtigstes Mineral ist Apatit: Ca5 [PO4 ]3 X, wobei X=OH- , F- ,...  Globaler N-Kreislauf Anthropogene N-FixierungPhosphat Verbrennungsprozesse und Blitze (Nr: reactive N; BNF: Biological N fixation)  Globaler N-Kreislauf Anthropogene N-FixierungPhosphat Verbrennungsprozesse und Blitze N2 + O2 −→ Nx Oy (kurz NOx ) (Nr: reactive N; BNF: Biological N fixation)  Globaler N-Kreislauf Anthropogene N-FixierungPhosphat Verbrennungsprozesse und Blitze N2 + O2 −→ Nx Oy (kurz NOx ) (Nr: reactive N; BNF: Biological N fixation)  Globaler N-Kreislauf Anthropogene N-FixierungPhosphat Verbrennungsprozesse und Blitze N2 + O2 −→ Nx Oy (kurz NOx ) (Nr: reactive N; BNF: Biological N fixation)  Globaler N-Kreislauf Anthropogene N-FixierungPhosphat Verbrennungsprozesse und Blitze (Nr: reactive N; BNF: Biological N fixation) (Nr: reactive N; BNF: Biological N2 fixation)  Globaler N-Kreislauf Anthropogene N-FixierungPhosphat Verbrennungsprozesse und Blitze (Nr: reactive N; BNF: Biological N fixation)  Globaler N-Kreislauf Anthropogene N-FixierungPhosphat Verbrennungsprozesse und Blitze Atmosphäre N2 N2 O De &N ng nit ieru eb rifi en zie Fix pro run N2 - du g kte Mineralisierung organische N- NH+ 4 NO− 3 Verbindungen (Nr: reactive N; BNF: Biological N fixation) Immobilisierung Mineralischer N  Globaler N-Kreislauf Zusammenfassung Zusammenfassung Es besteht ein Art Gleichgewicht zwischen sog. “reaktivem N” im biologischen Kreislauf und N in der Atmosphäre N-Fixierung und Denitrifizierung verbinden diese Pools Anthropogene Tätigkeit hat die N-Fixierungsrate gegenüber dem präindustriellen Zustand mehr als verdoppelt (Haber-Bosch-Synthese, Anbau von Leguminosen, Verbrennungsprozesse) Die Folge ist eine Eutrophierung vieler Ökosysteme Weiter ergibt sich ein erhöhter “Rückfluss” in die Atmosphäre mit damit verbundenen N2 O Emissionen Erhöhte N-Einträge könnten auch zur Land-Senke beitragen (zusammen mit erhöhten [CO2 ] und Klimaänderungen)  Globaler N-Kreislauf Zusammenfassung Zusammenfassung Es besteht ein Art Gleichgewicht zwischen sog. “reaktivem N” im biologischen Kreislauf und N in der Atmosphäre N-Fixierung und Denitrifizierung verbinden diese Pools Anthropogene Tätigkeit hat die N-Fixierungsrate gegenüber dem präindustriellen Zustand mehr als verdoppelt (Haber-Bosch-Synthese, Anbau von Leguminosen, Verbrennungsprozesse) Die Folge ist eine Eutrophierung vieler Ökosysteme Weiter ergibt sich ein erhöhter “Rückfluss” in die Atmosphäre mit damit verbundenen N2 O Emissionen Erhöhte N-Einträge könnten auch zur Land-Senke beitragen (zusammen mit erhöhten [CO2 ] und Klimaänderungen)