Folie 1

1
Bioklimatologie I
Dr. Oleg Panferov Kontakt E-mail opanfyo_at_gwd
g.de Tel. [phone] www.bioklimatologie.uni-goett
ingen.de
2

• Literatur
• Häckel, H. (1999) Meteorologie, 4. Auflage, UTB
  für Wissenschaft, Eugen Ulmer Verlag, Stuttgart
  (Hohenheim), 448 S..
• Grädel T.E., Crutzen P.J. (1994) Chemie der
  Atmosphäre Spektrum Lehrbuch, Spektrum
  akademischer Verlag, Heidelberg, 511 S.
• Häckel H. (1999) Farbatlas Wetterphänomene,
  Verlag Eugen Ulmer, 336 S.
• Kraus H. (2000) Die Atmosphäre der Erde - Eine
  Einführung in die Meteorologie. Vieweg Verlag ,
  Braunschweig, Wiesbaden, 470 S.
• Monteith, J. L., Unsworth M. (1990) Principles
  of Einvironmental Physics, Arnold London, 291 S.
• Roedel W. (1994) Physik unserer Umwelt, Springer
  Verlag Berlin.
• Wellburn A.(1994) Luftverschmutzung und
  Klimaänderung Auswirkungen auf Flora, Fauna und
  Mensch. Springer Verlag, Berlin, ..., 289 S.

3
MANUSKRIPT?
www.bioklimatologie.uni-goettingen.gwdg.de
4
(No Transcript)
5
Forschungsgegenstand der Bioklimatologie Wechsel
wirkungen zwischen biologischen Systemen und der
Atmosphäre
Umwelt
Umwelt
Lebewesen
6
Life
The Universe
And Everything
7
Geschichte der Erdatmosphäre
8
Wie alt ist die Erde ?
4,55 4,65 Mrd. J.
1953 Clair Patterson Cal. Inst. Of Tech.
9
Ende des 19 Jh
3 18 600 794 2500 Mln. J.
55 Mln. J.
10
Methode?
radioaktiver Zerfall
Henri Becquerel, 1896
Ernest Rutherford, 1904 700 000 000 J.
11
Plutonium
Halbwertszeit
12
(No Transcript)
13
URAN-Zerfall URAN-Zerfall URAN-Zerfall
Uranium-238 gt(half-life 4.46 billion years)alpha decay Thorium-234 gt(half-life 24.1 days)beta decay Protactinium-234m gt(half-life 1.17 minutes)beta decay
Uranium-234 gt(half-life 245,000 years)alpha decay Thorium-230 gt(half-life 75,400 years)alpha decay Radium-226 gt(half-life 1,600 years)alpha decay
Radon-222 gt(half-life 3.82 days)alpha decay Polonium-218 gt(half-life 3.11 minutes)alpha decay Lead-214 gt(half-life 26.8 minutes)beta decay
Bismuth-214 gt(half-life 19.9 minutes)beta decay Polonium-214 gt(half-life 163 microseconds)alpha decay Lead-210 gt(half-life 22.3 years)beta decay
Bismuth-210 gt(half-life 5.01 days)beta decay Polonium-210 gt(half-life 138 days)alpha decay Lead-206(stable)
Das Blei
14
Das Blei
Thomas Midgley Jr.
Tetraäthyl Blei. (C2H5)4Pb in 1921
Ethyl Corporation
Pratt 1923 Pratt Whitney
15
1953 Clair Patterson Cal. Inst. Of Tech.
4,55 Mrd. J.
16
Clair Patterson
1970 Clean Air Act
1986 verbleite Sprit abgeschafft
1993- letzte Produkt
17
4.600 mrd Jahre Entstehung der Erde, des
Mondes 4.5 mrd Jahre Trennung von Erdkern und
Mantel 4,5-4,0 mrd Jahre Intensives
Meteoritenbombardement 4,0-3,9 mrd Jahre Feste
Erdkruste, Erdatmosphäre
18
Ur-uratmosphäre (erste)
Wasserstoff H2
Helium He
19
Uratmosphäre (zweite)
80 H2O, 10 CO2, 5-7 S
CH4, H2, NH3, N2
Treibhausgase
20
Aufspaltung von CH4, NH3, und H2O in die Elemente
O2, H2, N2, und C.
Abkühlung, Kondensation -gt Urozean
Im Urozean der Erde entstanden vor etwa 3,85
Milliarden Jahren die ersten Proteine,
Organismen, Bakterien
21
iss ja ziemlich unwahrscheinlich !
Kollagen 1055 Aminosaüren
Protein 200 Aminosaüren
Wahrscheinlichkeit 1 10260
Hämoglobin 146 Aminosaüren
Wahrscheinlichkeit 1 10190
22
Panspermia
September 1969
Murchison, Australia
4.5 mrd. J. alt
74 Aminosäuren und polyols
23
Durch den Niederschlag entstanden nach und nach
die Ozeane Die Ozeane wiederum lösten
Kohlendioxid, es entstanden Karbonate (CaCO3),
die sich am Boden der Ozeane ablagerten. So
filterten die Ozeane allmählich das Kohlendioxid
aus der Atmosphäre.
24
Veränderung des Kohlendioxid- und des
Sauerstoffgehalts der Atmosphäre seit 4,5 bzw.
3,5 Milliarden Jahren
Im Urozean der Erde entstanden vor etwa 3,5
Milliarden Jahren oder früher die ersten
Organismen, Bakterien und einfachste Einzeller.
Diese Organismen entwickelten die Photosynthese
und banden auf diese Weise weiteres Kohlendioxid,
wodurch der CO2-Gehalt der Atmosphäre weiter
gesenkt wurde. Sie produzierten außerdem als
"Abfallprodukt" Sauerstoff, der zunächst mit
Eisen und Schwefel im Meer reagierte, später aber
in die Atmosphäre entwich und dort die Grundlage
für die Entwicklung komplexerer, vielzelliger
Lebensformen bildete. Der Sauerstoffgehalt der
Atmosphäre blieb allerdings über die lange Zeit
des gesamten Archaikums (4-2,5 Milliarden Jahre
v.h.) sehr gering und betrug deutlich weniger als
1 des heutigen Anteils. Die abnehmende Oxidation
im Meer und die zunehmende Photosynthese, bald
auch von höher entwickelten Pflanzen wie Bäumen,
ließ danach den Sauerstoffgehalt aber zunehmend
ansteigen. Vor 2,3 Milliarden Jahren gab es einen
deutlichen Sprung von 10-13 auf 10-5 bar. Bis zum
Beginn des Kambriums (540-500 Millionen Jahre
v.h.) kletterte der Wert weiter und schwankt
seitdem bis heute zwischen 20 und 30 . Durch die
Senkung des CO2- und den Anstieg des O2-Gehalts
war eine Atmosphäre entstanden, die eine
Voraussetzung für die Entwicklung höherer
Lebensformen war. Es entstanden riesige Wälder,
in denen Dinosaurier lebten, und schließlich der
Mensch
25
Blaualgen Cyanobakterien
Photosynthese
Sauerstoff O2
26
Sauerstoff
Giftig für alle anaerobe Bakterien
Stromatoliten
27
(No Transcript)
28
(No Transcript)
29
(No Transcript)
30
(No Transcript)
31
Geschichte der Erdatmosphäre
O2 und O3 Konzentrationen relativ zu heute
Alter in Jahrmillionen
Nach Graedel Crutzen 1994
32
EISEN
33
Veränderung des Kohlendioxid- und des
Sauerstoffgehalts der Atmosphäre seit 4,5 bzw.
3,5 Milliarden Jahren
34
Mitochondrium
35
Geschichte der Erdatmosphäre
O2 und O3 Konzentrationen relativ zu heute
Alter in Jahrmillionen
Nach Graedel Crutzen 1994
36
3.6 mrd Jahre Erste Mikroorganismen, Bakterien,
Grün- und Blaualgen3. mrd Jahre Erste
Stromatoliten 2,8-2,6 mrd Jahre
Hauptbildungsphase der Kontinentalkruste 2.400
mio Jahre Erste Mikrofossilien 1.400 mio Jahre
Erste Vielzeller 700 mio Jahre Erste
Meerespflanzen und wirbellose Tiere, mit einer
zunehmend schneller ablaufenden Artenentfaltung
in den Meeren 400 mio Jahre Beginn der
Entwicklung des pflanzlichen Lebens auf dem
Festland 60 mio Jahre Die Saurier verschwinden
von der Erde und die Säugetiere entfalten sich.
Bildung der Alpenvor 3.9 mio Jahre Erscheinen
der ersten Menschen, Bildung der heutigen
Küstenlinien in ca.500 mio Jahren.. schließt
sich das Fenster für Leben auf der Erde, denn die
Sonne wird zu heiß geworden sein, und alles Leben
vernichten.
37
2.5 - 2.6 Mrd. J. Huronische Eiszeit oder
Archaisches Eiszeit
950 Mio J. Algonkisches Eiszeitalter" oder
"Griesjö-Vereisung"
750 und 620 Mio J. "Sturtische Vereisung" und
"Varanger-Vereisung", zusammen
als "Eokambrisches Eiszeitalter".
38
Geschichte der Erdatmosphäre
O2 und O3 Konzentrationen relativ zu heute
Alter in Jahrmillionen
Nach Graedel Crutzen 1994