Biomasse, Ökologische Pyramiden und Stoffkreisläufe

Biomasse und Produktion in Ökosystemen

Als Biomasse bezeichnet man die Menge der organischen Substanz von Lebewesen. Sie wird üblicherweise in Einheiten der Masse pro Fläche (g/m², kg/m²) oder Masse pro Volumen (g/cm³, kg/m³) angegeben.

Brutto- und Nettoproduktion

Die Produktion von Biomasse in einem Ökosystem über einen bestimmten Zeitraum kann in Einheiten wie kg/m² pro Jahr gemessen werden.

• Bruttoproduktion: Die Menge der Solarenergie, die pro Zeiteinheit ermittelt und in organische Materie umgewandelt wird.
• Nettoproduktion (Net Primary Production): Die Differenz zwischen Bruttoproduktion und dem Energieverlust durch Atmung auf allen trophischen Ebenen.

Ökologische Pyramiden

Ökologische Pyramiden sind Grafiken, um die trophischen Beziehungen der Individuen in einem Ökosystem zu interpretieren:

• Zahlenpyramiden: Sie sind proportional zur Anzahl der Individuen im Ökosystem.
• Biomassepyramiden: Die Fläche in den einzelnen Bereichen ist proportional zur Biomasse der jeweiligen trophischen Ebene und stellt die Realität des Ökosystems daher oft besser dar.
• Produktionspyramiden: Hier ist jede trophische Ebene proportional zu ihrer Produktion (Brutto- oder Nettoproduktion).

Der Kreislauf der Materie

Der Stoffkreislauf umfasst organische chemische Elemente, die ständig wiederverwendet werden. Die Materie in der Natur beschreibt einen Zyklus, der bei den Produzenten beginnt, die Stoffe in ihren Körper aufnehmen, und endet, wenn diese durch Fäulnisprozesse zurück in die Umwelt gelangen.

Stoffflüsse: Ein Element beschreibt den Weg in der Natur von der Aufnahme durch Produzenten bis zur Rückkehr in die Umwelt.

Kohlenstoffkreislauf

Der Kreislauf beginnt, wenn photosynthetisch aktive Organismen CO2 aus der Luft oder dem Wasser absorbieren.

Stickstoffkreislauf

1. Pflanzen absorbieren Nitrat-Stickstoff aus dem Boden und verwerten ihn für die Synthese von Biomolekülen.
2. Der Stickstoff in den Biomolekülen fließt durch die trophische Kette (Nahrungskette).
3. Zersetzer setzen Stickstoff aus verfallenden Biomolekülen frei und wandeln ihn in Ammonium um, das in den Boden abgegeben wird.
4. Nitrifizierende Bakterien wandeln Ammonium wieder in Nitrat um.

Phosphorkreislauf

1. Produzenten nehmen Phosphate auf und verwenden sie für die Synthese von Biomolekülen.
2. Der Phosphorgehalt in den Biomolekülen gelangt über trophische Ketten zu anderen Organismen.
3. Zersetzer setzen Phosphormoleküle aus organischem Material und Skeletten frei, wodurch sie wieder als Phosphate im Boden für Pflanzen verfügbar werden.