Umwelt-Lexikon

Als Atmosphäre bezeichnet man den Gasmantel der die Erde umgibt. Sie macht das Leben hier angenehm, indem sie uns erlaubt zu atmen, zu ausgeglichenen Temperaturen führt und uns vor Strahlung schützt. Wenn wir „Luft“ sagen, meinen wir damit im Grunde die Atmosphäre. Hauptbestandteile sind dabei Stickstoff, Sauerstoff – und mit großen Abstand gefolgt von – Argon und Wasserdampf. Außerdem gibt es noch viele weitere Spurengase, darunter die Treibhausgase oder andere Edelgase. Die Atmosphäre besteht aus fünf Schichten, welche sich in Gaszusammensetzung und Druck unterscheiden: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und Exosphäre.

Das was wir sehen wenn wir in den Himmel schauen, ist die Troposphäre, die unterste Schicht der Atmosphäre. Es ist die Luft die wir atmen und wo das Wetter stattfindet und sie beinhaltet den Hauptanteil der gesamten Atmosphärenmasse, da die Gase sehr dicht sind und daher ein hoher Druck herrscht. Als nächstes kommt die Stratosphäre, in welcher sich auch die Ozonschicht befindet. Die Ozonschicht ist wichtig, weil sie uns vor der ultravioletten Strahlung der Sonne schützt. Die kälteste Region in der Atmosphäre befindet sich in der Mesosphäre, die Durchschnittstemperaturen von –90°C erreichen kann. In dieser Schicht verglühen die meisten Meteoren nach Eintritt der Atmosphäre. In der vierten Schicht, der Thermosphäre, ist die Luft bereits sehr dünn. Das bedeutet, dass wenige Luftmoleküle sehr weit voneinander entfernt sind und der Druck somit sehr gering ist. Die Thermosphäre kann Temperaturen bis zu 1500°C erreichen. Durch den geringen Druck würde man diese Hitze jedoch gar nicht spüren, allerdings könnte man dadurch auch nicht atmen und unser Körper würde wie ein Michelin Männchen anschwellen. Die Exosphäre ist die äußerste Schicht der Atmosphäre und dort ist die Luft so dünn, dass Atome und Moleküle in den Weltraum entweichen.

Wenn du mehr erfahren willst lohnt es sich die folgende Dokumentation anzuschauen. Sie ist zwar auf englisch aber die 50 Minuten absolut wert!

Die Umsetzung von Energie aus der Nahrung in Biomasse ist unglaublich ineffizient. Durchschnittlich werden nur etwa 1/10 von dem was wir konsumieren in Biomasse umgesetzt, der Rest geht im Erhaltungsprozess verloren, da er nicht verwertet werden kann. Das bedeutet, dass Tiere das 10-fache ihrer Körpermasse konsumieren müssen, um ihren Körper „in Stand“ zu halten. Während von dieser großen Nahrungsmenge letztendlich lediglich 1/10 als Biomasse erhalten bleibt, werden Toxine (=Giftstoffe), wie etwa Quecksilber, Pestizide oder Mikroplastik von allen 10/10 aufgenommen.

In der Konsequenz bedeutet das: Toxine tendieren dazu, sich in steigenden Mengen anzureichern je höher wir in der Nahrungskette gehen. Mit jedem weiteren Level der Nahrungskette (Bsp. Plankton > kleiner Fisch > Tunfisch > Mensch) finden wir folglich 10-mal mehr Toxine, als die Beute in sich getragen hat. Das nennt man Bioakkumulation. Das ist übrigens ein gutes Argument für eine überwiegend pflanzliche Ernährung. Pflanzen als Primärproduzenten weisen immer weniger Toxine auf, als Fleisch oder Fisch.

Biodiversität bezeichnet die Vielfalt aller Lebensformen auf der Erde. Es ist ein sehr komplexer Begriff und beinhaltet die Vielfalt auf genetischem Level, Spezies Level (=Artenvielfalt) und Ökosystem Level. Eine Spezies (=Art) ist dabei eine Organismen Gruppe die sich untereinander fortpflanzen kann (z.B. Delphine, Hunde, Sonnenblumen etc.). Biodiversität bezeichnet allerdings nicht nur die Anzahl verschiedener Spezies auf der Erde oder in einer bestimmten Region, sondern auch deren Konstellationen, das Verhältnis zwischen verschiedenen Spezies und Gemeinschaften.

Es die Wechselwirkung aller Lebensformen, die das Leben formt. Biodiversität ist essentiell für jegliches Leben, auch für uns Menschen. Sie ist die Grundlage für unsere Nahrung (z.B. durch Bestäubung) oder Medizin (z.B. Kräuter, pflanzliche Medikamente), sie reguliert das Klima (z.B. durch Regenwälder) und Nährstoffkreisläufe. Auf genetischem Level schützt sie vor Krankheiten und fördert Anpassungsfähigkeit. Das gesamte Leben auf der Erde ist miteinander verknüpft und voneinander abhängig. Wenn eine Spezies verloren geht, beeinflusst das viele weitere. Deswegen ist Biodiversität so wichtig.

Mehr Infos findest du in diesem kurzen Video.

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CO₂ is a greenhouse gas playing a major role in global warming. It has the lowest global warming potential but it just stays in the atmosphere. Also, CO₂ emissions are much higher compared to other gases and its relative contribution to total emissions is over 50%. The rising CO₂ concentrations in the atmosphere are almost entirely based on the burning of fossil fuels, which has been increasing since industrialization. However, deforestation and other land use changes also play an important role. Current atmospheric concentrations – around 390 ppmv (parts per million by volume) are about 20% higher than preindustrial concentrations. There is currently and increasing at a rate of around 0.5% per year.

Kohlenstoffsenken sind Systeme, die mehr Kohlenstoff aufnehmen und zumindest vorübergehend speichern, als sie abgeben. Sie können somit die Kohlenstoffkonzentration in der Atmosphäre senken, und den Treibhauseffekt reduzieren.  Sowohl Pflanzen, die Ozeane, als auch der Boden speichern Kohlenstoff. Pflanzen nehmen Kohlenstoffdioxid (CO₂) auf um Photosynthese zu betreiben und speichern diese in ihrer Biomasse. Neben dem Kohlenstoff der so von Wasserpflanzen fixiert wird, löst sich CO₂ auch direkt im Wasser der Ozeane. Abgestorbene Biomasse von Pflanzen und anderen Lebewesen formt die Basis des Kohlenstoffspeichers im Boden, dort findet sich sowohl organischer als auch anorganischer Kohlenstoff. Die permanenteste Speicherung von Kohlenstoff sind die fossilen Brennstoffe. Dieser Kohlenstoff wird durch die Verbrennung von Kohle, Öl und Gas durch den Menschen wieder in die Atmosphäre eingebracht.

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Ecosystems are a collection of species – plants, animals, fungi, bacteria etc. embedded within the nonliving environment. The ecosystem functions include all interactions within this environment, both between species, within species and between species and the nonliving components, starting from the take up of nitrogen by plants, over the consumption of the herbivores by the carnivores, up to the release of CO2 as the animals breathe and the decomposition of dead material by decomposers (detritivores).

Ecosystems differ in terms of the species present, which again depends on the environmental conditions like temperature, water availability, nutrient availability etc. Examples of ecosystems include lakes, streams, mangroves, forests, grasslands… but you could also call the planter box on your balcony an ecosystem.

Ecosystems are not isolated from one another. Usually there is no point at which you can say that you have now moved from one ecosystem to another. An ecosystem has no concrete boundary, rather, ecosystems slowly transition from one to the other, without ever losing all connection to the next one. A lake ecosystem might seem to have a quite clear geographic boundary: the shore of the lake. However, ecologically the inhabitants of the lake interact with the surrounding ecosystem. Lake inhabiting decomposers might be decomposing the leaves dropped by nearby trees. Similarly the animals inhabiting the surrounding ecosystem might come to the lake to drink. Amphibians might move between the lake ecosystem and the surroundings in the course of their life.

This as always high-speed crash course ecology video can bring you up to date on further aspects of ecosystems and their ecology.

Ecosystem Services are produced by, who would have guessed, ecosystems! As ecosystems do what ecosystems do, i.e. plants grow, get eaten by animals who get eaten by animals, a lot of things happen that are beneficial to us, the humans. The most obvious of this is plants, with the help of insects, producing fruit for seed dispersal – fruit that we happen to like to eat. This is an example of a so-called provisioning service, one of four categories that ecosystem services are most frequently divided into. Other provisioning services are the provision of fresh water, or wood for construction and fuel. But it doesn’t stop there. Ecosystems provide other services that are directly beneficial to us, even though we do not ‘consume’ them. These are regulating services, like flood control, provided for example as vegetated areas take up water, or mangroves form buffer zones along the shore. A third category, the most human-specific one is formed by the cultural services: we often find relaxation and solace by going into nature, we might also have spiritual or religious attachment to it. The last, but most definitely not least, group of services is one that we humans do not really experience directly. It is formed by the processes that run in the background, kind of like all those things that take up memory on your computer even though you aren’t actively doing anything with them. These supporting services include such things as nutrient cycling, which are absolutely essential to all of the other services.

Check this website for more examples of ecosystem services, or the crash course ecology video below for an explanation of ecosystem services and the human impacts on them!

Millenium Ecosystem Assessment classification of Ecosystem Services, taken from the Synthesis Report:

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Bildquelle, angepasst

Der sogenannte Urban Heat Island Effekt bezeichnet das Phänomen, dass Städte im Allgemeinen wärmer sind als die ländliche Umgebung. Diese Städte sind dann Urban Heat Islands, also städtische Wärmeinseln. Dabei wurden Unterschiede zwischen 0,1 und 12°C gemessen, je nach Größe, Tageszeit und geografischer Lage der Stadt. Ein Grund dafür ist die große Menge an versiegelten Flächen und Gebäuden in Städten, die aus wärmespeichernden Materialien (z.B. Beton, Asphalt und Stein) bestehen, welche diese Wärme wieder abgeben, sobald die Luft abkühlt. Außerdem wird in den Städten durch den verstärkten Betrieb von Elektrogeräten und Heizungen zusätzliche Hitze erzeugt. Ein weiterer Faktor ist die vergleichsweise geringe Menge an Pflanzen, die durch Schatten und Evaporation von Wasser die Umgebungsluft kühlen.

Mehr Info gibt es z.B. hier

Der Treibhauseffekt wird durch die Erdatmosphäre verursacht, die das globale Energiegleichgewicht modifiziert. Es ist der Prozess durch den die Wärmestrahlung der Erdoberfläche von den Treibhausgasen in der Atmosphäre absorbiert wird und in alle Richtungen abgestrahlt wird. Dabei wird ein Teil dieser Strahlung auch wieder zurück zur Erdoberfläche geworfen, was zu einer Erhöhung der Oberflächen Durchschnittstemperatur führt. Der Treibhauseffekt und die dafür verantwortlichen Treibhausgase sind also erstmal keine schlechte Sache. Ohne diesen Effekt wäre es auf der Erde nämlich bitterkalt, -18°C um genau zu sein.

Greenhouse gases (GHG) are atmospheric gases that contribute to the greenhouse effect and hence to global warming. These gases are: Carbondioxid (CO₂), Methan (CH₄), Nitrous-oxide (N₂O), Chlorofluorocarbons (CFCs), Watervapor (H₂O), Ozone (O₃). The Concentration of all GHG increased significantly due to industrialization. As a consequence temperature on earth is rising and therefore we need to reduce emissions. The gases differ in their contribution to global warming, which is dependent on three factors (1) the global warming potential (GWP) (2) The persistence of the gas in the atmosphere and (3) the amount of each gas present.

Carbondioxid (CO₂): CO₂ has the lowest global warming potential but it just stays in the atmosphere. Also CO₂ emissions are much higher compared to other gases and its relative contribution to total emissions is over 50%. The rising CO₂ concentrations in the atmosphere are almost entirely based on the burning of fossil fuels, which has been increasing since industrialization. However, deforestation and other land use changes also play an important role. Current atmospheric concentrations – around 390 ppmv (parts per million by volume) are about 20% higher than pre-industrial concentrations. There is currently and increasing at a rate of around 0.5% per year.
Methan (CH₄): It has a relatively short life time (approximately 12 years) because it reacts with OH-radicals in the atmosphere, but the global warming potential is much higher than this of CO₂. Its current atmospheric concentration is 1.772 ppmv, which is more than two times higher than preindustrial concentrations and it is increasing at a rate of 0.9% per year
Nitrous Oxide (N₂O): The warming potential is over 250 times higher than that of CO₂. The Current atmospheric concentration is 310 ppbv (8% greater than pre-industrial) and it is increasing at a rate of 0.8 ppmv per year (0.25%). Major sources are agricultural practices and deforestation (in general denitrification processes in aerobic soils)
Chlorofluorocarbons (CFCs): These gases formerly used in refrigerators or as propellants are entirely man-made and absolutely evil. They have a global warming potential up to several thousand times higher than that of CO₂ and they inert in the lower atmosphere and are stable over 100 years without reaction. In the higher atmosphere, where they are broken down by UV light, they further contribute to ozone depletion. Fortunately their use has gradually been decreased due the Montreal protocol, an international agreement made in 1986. However, due to its long life time they still play a role in global warming.

The global warming potential is the warming potential of 1 kg gas relative to that of CO₂. The higher the GWP the more the gas contributes to global warming. However: keep in mind that the time the gas stays in the Atmosphere also plays a role! For example CO₂ has the lowest global warming potential (let’s just set it to 1); however, the problem is: it stays in the atmosphere unchanged even after 500 years.

The table below shows the GWP of the most important GHG and its approximate decay within 500 years (Data based on IPCC).