Dr. Oleg PanferovDr. Oleg Panferov

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www.bioklimatologie.uni-goettingen.dewww.bioklimatologie.uni-goettingen.de

Literatur:

1. Häckel, H. (1999): Meteorologie, 4. Auflage, UTB für Wissenschaft, Eugen Ulmer Verlag, Stuttgart (Hohenheim), 448 S..

2. Grädel T.E., Crutzen P.J. (1994): Chemie der Atmosphäre: Spektrum Lehrbuch, Spektrum akademischer Verlag, Heidelberg, 511 S.

3. Häckel H. (1999): Farbatlas Wetterphänomene, Verlag Eugen Ulmer, 336 S.

4. Kraus H. (2000): Die Atmosphäre der Erde - Eine Einführung in die Meteorologie. Vieweg Verlag , Braunschweig, Wiesbaden, 470 S.

5. Monteith, J. L., Unsworth M. (1990): Principles of Einvironmental Physics, Arnold London, 291 S.

6. Roedel W. (1994): Physik unserer Umwelt, Springer Verlag Berlin.

7. Wellburn A.(1994): Luftverschmutzung und Klimaänderung; Auswirkungen auf Flora, Fauna und Mensch. Springer Verlag, Berlin, ..., 289 S.

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Service

Umwelt

Forschungsgegenstand der Bioklimatologie:

Wechselwirkungen zwischen biologischen Systemen und der Atmosphäre

Lebewesen

Umwelt

4,55 – 4,65 Mrd. J.4,55 – 4,65 Mrd. J.

1953 Clair Patterson1953 Clair Patterson

Cal. Inst. Of Tech.Cal. Inst. Of Tech.

Henri Becquerel, 1896Henri Becquerel, 1896Ernest Rutherford, 1904Ernest Rutherford, 1904

700 000 000 J.700 000 000 J.

radioaktiver Zerfallradioaktiver Zerfall

ααee--

γγ

URAN-Zerfall

Uranium-238 ==>(half-life: 4.46 billion years)alpha decay

Thorium-234 ==>(half-life: 24.1 days)beta decay

Protactinium-234m ==>(half-life: 1.17 minutes)beta decay

Uranium-234 ==>(half-life: 245,000 years)alpha decay

Thorium-230 ==>(half-life: 75,400 years)alpha decay

Radium-226 ==>(half-life: 1,600 years)alpha decay

Radon-222 ==>(half-life: 3.82 days)alpha decay

Polonium-218 ==>(half-life: 3.11 minutes)alpha decay

Lead-214 ==>(half-life: 26.8 minutes)beta decay

Bismuth-214 ==>(half-life: 19.9 minutes)beta decay

Polonium-214 ==>(half-life: 163 microseconds)alpha decay

Lead-210 ==>(half-life: 22.3 years)beta decay

Bismuth-210 ==>(half-life: 5.01 days)beta decay

Polonium-210 ==>(half-life: 138 days)alpha decay

Lead-206(stable)

Das BleiDas Blei

Das BleiDas Blei

Thomas Midgley Jr.Thomas Midgley Jr.

Pratt 1923Pratt & Whitney

Tetraäthyl Blei. (C2H5)4Pb in 1921

Ethyl Corporation

4,55 Mrd. J.4,55 Mrd. J.

1953 Clair Patterson1953 Clair Patterson

Cal. Inst. Of Tech.Cal. Inst. Of Tech.

1970 Clean Air Act1970 Clean Air ActClair PattersonClair Patterson

1986 verbleite Sprit 1986 verbleite Sprit abgeschafftabgeschafft

1993- letzte Produkt1993- letzte Produkt

4.6004.600 mrd Jahremrd Jahre Entstehung der Entstehung der Erde, des MondesErde, des Mondes

4.5 mrd Jahre4.5 mrd Jahre Trennung von Erdkern Trennung von Erdkern und –Mantelund –Mantel

4,5-4,04,5-4,0 mrd Jahremrd Jahre Intensives Intensives MeteoritenbombardementMeteoritenbombardement

4,0-3,94,0-3,9 mrd Jahremrd Jahre Feste Erdkruste, Feste Erdkruste, ErdatmosphäreErdatmosphäre

CHCH44, H, H22, NH, NH33, N, N22

80% 80% HH22O, O, 10%10% CO CO22, , 5-7%5-7% S S

Aufspaltung von CH4, NH3, und H2O in die Elemente O2, H2, N2, und C.

Abkühlung, Kondensation -> Urozean

Im Urozean der Erde entstanden vor etwa 3,85 Milliarden Jahren die ersten Proteine, Organismen, Bakterien

Wahrscheinlichkeit : 1: 10260

Wahrscheinlichkeit : 1: 10190

September 1969September 1969

Murchison, AustraliaMurchison, Australia

4.5 mrd. J. alt4.5 mrd. J. alt74 Aminosäuren und polyols74 Aminosäuren und polyols

Durch den Niederschlag entstanden nach Durch den Niederschlag entstanden nach und nach die Ozeaneund nach die Ozeane

Die Ozeane wiederum lösten Die Ozeane wiederum lösten Kohlendioxid, es entstanden Karbonate Kohlendioxid, es entstanden Karbonate (CaCO3), die sich am Boden der Ozeane (CaCO3), die sich am Boden der Ozeane

ablagerten. So filterten die Ozeane ablagerten. So filterten die Ozeane allmählich das Kohlendioxid aus der allmählich das Kohlendioxid aus der

AtmosphäreAtmosphäre.

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

Giftig für alle anaerobe Bakterien

Geschichte der Erdatmosphäre

Nach Graedel Crutzen 1994

O2

Alter in Jahrmillionen

O2

und

O3

Kon

zent

ratio

nen

rela

tiv z

u he

ute

t (Ma) O2 O3

-4000 10-4 10-4

-3500 10-3 10-3

-2000 10-2 10-1

- 700 10-1 0,7- 350 1 1

O3

Veränderung des Kohlendioxid- und des Sauerstoffgehalts der Atmosphäre seit 4,5 bzw. 3,5 Milliarden Jahren

Geschichte der Erdatmosphäre

Nach Graedel Crutzen 1994

O2

Alter in Jahrmillionen

O2

und

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Kon

zent

ratio

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tiv z

u he

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t (Ma) O2 O3

-4000 10-4 10-4

-3500 10-3 10-3

-2000 10-2 10-1

- 700 10-1 0,7- 350 1 1

O3

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.

Geschichte der Erdatmosphäre

Nach Graedel Crutzen 1994

O2

Alter in Jahrmillionen

O2

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Kon

zent

ratio

nen

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tiv z

u he

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t (Ma) O2 O3

-4000 10-4 10-4

-3500 10-3 10-3

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- 700 10-1 0,7- 350 1 1

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