Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III

1. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III © H. Kehl

2. Nord-Afrika Asien Kalifornien Texas Mexiko kalte Meeresströmung Zentral- Australiens Küste Peru, Bolivien, Chile Ost-Brasilien, Argentinien SW-Afrika Grenze zwischen tropischen und subtropischen Trockengebieten Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)

3. Zyklone greifen weit nach Süden aus Wendekreis des Krebses Wendekreis des Steinbocks Winter = Nov. bis Febr. - der nördlichen Breiten (niedrigster Sonnenstand) Sommer in südlichen Breiten Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)

4. Wendekreis des Krebses Die monsunalen Niederschläge greifen weit nach Norden aus Wendekreis des Steinbocks Winter = Juni bis Sept. - der südlichen Breiten (niedrigster Sonnenstand) Sommer in nördlichen Breiten Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)

5. Übergangsräume zu den Winterfeuchten Subtropen: Gras- und Strauchsteppen Nordhemisphäre Südhemisphäre Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)

6. Übergangsräume zu den Sommerfeuchten Tropen: Dornsavannen - Dornsteppen (die wichtigsten Vorkommen) Nord- und Westafrika: Sahel (tw Halbwüste) Eritrea-Somalia Tanaland-Massaisteppe Nord und Mittelamerika: Chihuahua (Mexiko) Sonora (USA) Asien: Tharr (Pakistan) Rajastan (Indien) Südamerika: Caatinga (Brasilien) Gran Chaco, Monte (Arentinien) Südafrika: Kalahari (Botswana) SW-Madagaskar Australien: Zentrum - jedoch kaum echte Wüsten! Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)

7. Halbwüsten und Wüsten: (die wichtigsten Vorkommen) Südamerika: Atacama Süd-Afrika: Namib Nord-Afrika: Sahara Nord und Mittelamerika: KEINE echten Wüsten! Asien: Arabische Halbinsel Teilgebiete von Iran und Tharr (Pakistan) Australien: sehr kleine Teilgebiete im Zentrum Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)

8. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III Winterfeuchte Steppen - Hartlaub - Strauchformationen (winterfeuchte Subtropen) Halbwüste - Winterfeuchte Steppen Wüste - Halbwüste Wüste - Halbwüste Halbwüste - Dornsavanne Dornsavanne - Trockensavanne (Sommerfeuchte Tropen) Grenzen und Unterteilungen in Abhängigkeit vom Niederschlag: Polwärts: 300 mm 200 mm 100 mm Äquator- wärts: 125 mm 250 mm 500 mm © H. Kehl aus Schultz 2000, verändert

9. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III Einige Fakten Vegetationsperiode: 0-4 (5) alle tmon³50C Monate a mit tmon³100C tmon³180C 12 (9-) 5-12 Jahresnieder schläge (in mm) polwärts: <300 äquatorwärts: <500 Die sommerliche bzw. winterliche Trockenzeit verkürzt die Vegetationsperiode auf 0-4 (5) Sommer- bzw. Wintermonate oder schränkt das Pflanzenwachstum zumindest deutlich ein. Die Lufttemperaturen liegen während der winterlichen Vegetationsperiode (Subtropen !!) selten unter dem Optimum für Lebensprozesse. Monatsmittel von <18°C finden sich in einigen subtropischen Trockenräumen und dort insbesondere an Küsten mit kalten Meeresströmungen. © H. Kehl aus Schultz 2000

10. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III 100 50 20 10 5 1 Niederschlagsverteilung Ägypten (in mm/y): M i t t e l m e e r Alexandria Kairo Assuan-Staudamm © H. Kehl aus Bornkamm & Kehl 1990

11. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III Änderung der Zusammensetzung der Florenelemente an der Vegetation mediterran (m) irano-turanisch (it) saharo-arabisch (Sa) ca. 130km sudanisch (Su) © H. Kehl aus Bornkamm & Kehl 1990

12. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III Übergang von der diffusen zur kontrahierten Vegetation - Dynamik der Dichte der Vegetation (subtropisch humid nach subtropisch arid A)Die Vegetationsdichte ist abhängig von der Niederschlagshöhe. Für einen Vergleich müssen der Boden, die Temperatur und der Vegetationstyp gleich bleiben! B)Die Pflanzenmasse (damit die transpirierende Oberfl.) nimmt proportional mit den Niederschlägen ab. C)Z.B. werden große Grasarten der humiden Gebiete von kleineren xeromorpheren Arten abgelöst, die eine kürzere Entwicklungszeit benötigen. D)Pro Einheit transpirierender Fläche steht - in etwa - in humiden und ariden Gebieten etwa die gleiche Wassermenge zur Verfügung. Dies gilt nicht für Sukkulenten. E)Mit zunehmender Aridität nimmt die oberirdische Pflanzenmasse ab und die unterirdische (das Wurzelsystem) zu. © H. Kehl aus Walter & Breckle 1983

13. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III A)Solange das Wasser im Boden einigermaßen gleich verteilt ist, ist die Vegetationsdecke noch geschlossen (Niederschlag > 100mm). Phanerophyten nur noch an Flussläufen (oder Wadis) oder Scarpments (vgl. 1 und 2 - diffuser Typ). 1 in Senken größere Dichte! 2 am Rand flache, weit ausgreifende Wurzeln C)Nur noch Senken und Ablussrinnen tragen Vegetation (kontrahierter Typ). Durch die Akkumulation in den Senken kommt es oft zur Bildung eines tief reichenden Wasservorrats. Das Tiefen- wachstum der Wurzeln kann hier extreme Werte erreichen. in der Mitte tief reichende Wurzeln Übergang von der diffusen zur kontrahierten Vegetation - Dynamik der Dichte der Vegetation (subtropisch humid nach subtropisch arid) B)Bei Niederschl. < 100mm ist das Bodenwasser ungleich verteilt. Ursache: lückige Pflanzendecke, Oberflächenabfluss durch Verkrustung oder Schaumbodenbildung (vesicular Strata). Sammlung des Wassers in Rinnen oder Senken (Depressionen). © H. Kehl aus Walter & Breckle 1983

14. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III © H. Kehl

15. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III meist <10 > 50, aber lückig 100 Deckungsgrad der Vegetation in % 10-50 Verteilung der Kraut- schicht: geschlossen diffus kontrahiert Anteil der Chamaephyten an der Krautschicht in % meist weit >50 gegen Null artenarm Therophyten artenreich Phanerophyten linienhaft (Trockental, Gebirgsfuß) clusterhaft bis weitständig Wuchshöhe der Krautschicht: 80-200cm < 80cm < 50cm Phytomasse der Gräser (pro Grundfläche): extrem niedrig sehr niedrig max. 2-5 t ha-1 meist > 5 t ha-1 Vegetationsmerkmale subtropisch / tropischer Trockengebiete (zum Vergleich Sommerfeuchte Tropen) MERKMALE WÜSTE HALBWÜSTE DORNSAVANNE ECHTE SAVANNE © H. Kehl aus Schultz 2000

16. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III Vegetationsmerkmale subtropisch / tropischer Trockengebiete (zum Vergleich Sommerfeuchte Tropen) Einige Arten der Halb- bis Vollwüste: Pituranthos tortuosus(Umbelli. - Halbwüste - Wüste - nicht Extremwüste) Zilla spinosa (Cruci. - Wüste - Extremwüste) Fagonia indica(Zygoph. - Wüste - Extremwüste) Zygophyllum album(Zygoph. - Extremwüste) Anabasis articulata(Chenop. - Wüste - Extremwüste) Hamada elegans (Chenop. - Wüste - Extremwüste) Cornulaca monocantha(Chenop.- Wüste – Extremwüste) Traganum nudatum (Chenop. - Wüste - Extremwüste) Salsola tetrandra(Chenop. - Halbwüste - Wüste) Tamarix spec. (Wüste – Extremwüste (vgl. Hummocks bzw. Hillocks) Phoenix dactylifera(Dattelpalme) Phragmitis australis(Schilf) Sporobolus spicatus © H. Kehl aus Schultz 2000

17. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III Einige Bemerkungen zu den Böden und zur Bodenbildung in Wüsten: 1. Generell sind zur Bodenbildung Wasser und Temperaturunterschiede sowie Pflanzen mit ihrer Produktion organischer Stoffe notwendig. 2. In der Wüste stehen jedoch nur wenig Wasser und selten Pflanzen zur Verfügung. Dagegen sind die Temperaturunterschiede sehr hoch. 3. Deshalb hier vorwiegend sogenannte Rohböden (Lithosole), deren Eigenschaften von dem jeweiligen Ausgangsgestein bestimmt werden. 4. Die Geländemorphologie wird weitgehend von dem geologischen Aufbau und den damit unterschiedlichen Verwitterungsvorgängen bestimmt (Plateaus, Canyons, vertikal aufragende Einzelberge). 5. Nach Art der Ablagerung der Verwitterungsprodukte werden unterschieden: a) Steinwüste oder Hammada b) Kieswüste oder Serir c) Sandwüste oder Erg d) Tonwüste mit Tonpfannen (Dayas) c) Salzwüste mit Salzpfannen oder Sebkhas (Schotts) d) Erosionstäler oder Wadis (Queds) © H. Kehl aus Walter & Breckle 1984

18. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III Dunes: not relevant Hamadas: not relevant Kieswüste (Serir / Reg): suitable Steinige Plateaus: not suitable Land Suitability for irrigated agriculture (Egypt - Gilf Kebir Region / Rain 1-2mm/y) Potential Suitability © H. Kehl aus Alaily 1990

19. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III Bewässerungslandwirtschaft (größtes Problem ist die Versalzung wg. hoher Verdunstung): Halbwüste bis Wüste - Water Harvesting (Bildung von Wasserkörper, Anlage von Zisternen) - Beregnungsanlagen offen (großer Verdunstungsverlust, Versalzung) - Tröpfchenbewässerung (geringer Wasserverbrauch, Gefahr Versalzung) - Verwendung von fossilem Grundwasser oder Niederschlagswasser Landnutzung nur bei ausreichenden Wasserangebot: Oasenbewirtshaftung: - Flussoasen z.B. Nil - Oasen sind grundwasserabhängig - in der Regel artesisches Wasser - Bewässerungskulturen müssen stets entwässert werden - Wasser sammelt sich im tiefsten teil der Oase, wo Salzpfannen entstehen. © H. Kehl

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21. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III © H. Kehl

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24. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III © H. Kehl

25. Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III © H. Kehl

26. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management source: www - WDDA / Israel 21 Dr. H. Kehl Traditional Irrigation and Water Harvesting in Semi-Arid Areas Only a selection: Runoff agriculture (involves rain water harvesting, since thousands of years) Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

27. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management runoff collection Runoff water harvesting during the rainy season to bypass the dry season. The deeper the soil the better it is suited as cropping area. infiltration source (mod.): www - Wag. Univ. Env. Sci. 22 Dr. H. Kehl Traditional Irrigation and Water Harvesting in Arid Areas Only a selection: Runoff Collection (e.g. also good to built up artificial ground water bodies, S-Medit. area). Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

28. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management It was first used to pump water out of ships and was later used in irrigation. (287- 212 BD) 23a Dr. H. Kehl Traditional Irrigation and Water Harvesting in Semi-Arid Areas Only a selection: Canal irrigation with Archimedes‘ Screw (e.g. Iraq, Egypt, since thousands of years) Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

29. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management 24 Dr. H. Kehl Traditional Irrigation and Water Harvesting in Arid Areas Only a selection: „ZAY“ pitting holes (since thousands of years) source: FAO copied witout permision! Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

30. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management 25 Dr. H. Kehl Traditional Irrigation and Water Harvesting in Arid Areas Only a selection: Porous clay jars (Near East, North Africa, India, etc. since thousands of years) Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

31. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management Center Pivot System Technical very ambitious! Water Use Efficiency (WUE) of high pressure systems about 65 to 75%, depending on air humidity and wind. 31 Dr. H. Kehl Modern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones Only a selection: Sprinkler irrigation (e.g. portable, solid, travelling sprinklers, center pivot systems - high pressure / low pressure, etc. utilizing clean (!) ground or surface water). ET=Evapotranspiration Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

32. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management A) Surface Drip Irrigation Water Use Efficiency (WUE) is about97% e.g. four emitter or dripper for trees e.g. one emitter for outdoor vegetable fig.source: FAO 33 Dr. H. Kehl Modern Irrigation Methods in Semi-Arid and Semi-Arid Zones Only a selection: Localized Irrigation (e.g. drip resp. trickle, subsurface drip, bubblers, micro-sprinklers etc.). Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

33. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management 34 Dr. H. Kehl Modern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones Only a selection: Localized Irrigation (e.g. drip resp. trickle, subsurface drip, bubblers, micro-sprinklers etc.). B) Water Use Efficiency (WUE) is about 97% Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

34. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management 35 Dr. H. Kehl Modern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones Only a selection: Localized Irrigation (e.g. drip resp. trickle, subsurface drip, bubblers, micro-sprinklers etc.). C) Water Use Efficiency (WUE) is about 97% Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

35. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management fixed water not available coarse texture lost water runoff percolation Plant available water fine texture (e.g. loam) 35a Dr. H. Kehl Soil Water Availability for Plants - some Basics: Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

36. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management 36 Dr. H. Kehl Effects of Traditional & Modern Irrigation Methods: Only a selection: The problem of Salinization occurs with nearly any type of irrigation in arid zones. Especially with sprinkler irrigation and loamy soils. • Soil structure and soil texture also have an impact on and thus on water management efficiency: water losses from evaporation or runoff are either reduced or increased when soil structure is modified. Soils developed under arid and semi-arid conditions can be changed irreversible by irrigation, solely the soil structure is more fragile than anywhere. Generally, on a long-term basis, large-scale sprinkler irrigation is a delicate tool that can endanger the farming system's sustainability (long-term profitability) instead of increasing it: Potentially, it can shrink the biodiversity, cause irreversible soil property changes, can dry out underground and surface water resources, and last but not least, it can be too expensive for forthcoming generations. Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

37. Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management Society Environmental Services Goods and Services Labor and Institutions Impacts Natural Resources Environ- ment Economy Impacts 46 Dr. H. Kehl Population, Lifestyle, Culture, Governance, Policies Re-Adaptation to the Environment The Tripartite Inter-Relationship WATER THE KEY RESOURCE IMPACTS & SERVICES Land Climate Hydrology Ecosystems Biota Agriculture Households Industry Transport Services adapted from Gallopin & Raskin 2002 Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH