Grundlagen der Ökologie: Arten, Ökosysteme und Lebensräume

Alle Lebewesen, die unseren Planeten bewohnen, gehören zu einer Spezies, wenn sie derselben Art angehören, sich miteinander fortpflanzen und fruchtbare Nachkommen zeugen können, Angehörige desselben Raumes sind und in einer Population leben.

Die Gesamtheit der Populationen, die ein Gebiet teilen und Beziehungen untereinander pflegen, wird als Lebensgemeinschaft oder Biozönose bezeichnet. Das Gebiet, das von einer Lebensgemeinschaft besiedelt wird und bestimmte physikalische und klimatische Merkmale aufweist, nennt man Biotop.

Das Ökosystem: Aufbau und Komponenten

Die Ökosphäre ist das umfassendste Ökosystem: Sie umfasst den gesamten Planeten Erde und seine Biozönose.

Ein Ökosystem besteht aus:

• Biotop: Die physikalische Umwelt, die Wasser oder Boden sein kann.
• Lebensgemeinschaft (Biozönose): Bestehend aus allen Lebewesen.
• Beziehungen: Die Wechselwirkungen zwischen Biotop und Lebensgemeinschaft sowie innerhalb der Lebensgemeinschaft.

Abiotische Faktoren: Die physikalische Umwelt

Abiotische Faktoren prägen das Biotop, also die physikalische Umwelt. Wichtige abiotische Faktoren sind:

• Temperatur: Unter dem Gefrierpunkt führt sie zum Tod, und auch über bestimmten oberen Grenzen kann sie tödlich sein. Lebewesen haben spezifische Toleranzgrenzen.
• Licht: Für die Photosynthese ist Licht essenziell. In der aquatischen Umwelt dringt Licht nur mit Mühe ein.
• Luftfeuchtigkeit: Sie variiert stark in der terrestrischen Umwelt und bestimmt sowohl die Verteilung als auch die verschiedenen Funktionen von Lebewesen.
• Chemische Zusammensetzung des Bodens: Ein weiterer wichtiger abiotischer Faktor. Pflanzen leben im Boden und absorbieren Wasser, Salze und Mineralien.
• Salzgehalt von Gewässern: Er ist entscheidend, da man je nach Salzkonzentration von Süß- oder Salzwasser spricht.
• Druck: Er verändert sich wenig an der Oberfläche, nimmt aber mit der Tiefe zu (z.B. in Gewässern oder im Boden).

Biotische Faktoren: Beziehungen zwischen Lebewesen

Biotische Faktoren beschreiben die Beziehungen, die zwischen den Lebewesen hergestellt werden. Dazu gehören:

• Kolonial: Besteht aus Individuen, die körperlich miteinander verbunden sind und kommunizieren.
• Gregär: Besteht aus Individuen unterschiedlicher Familien, die sich zusammenfinden, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen.
• Staatlich: Besteht aus Individuen, die klare anatomische Unterschiede aufweisen (z.B. Kasten bei Insekten).
• Symbiose: Zwei oder mehr Arten leben zum gegenseitigen Nutzen zusammen.
• Wettbewerb: Individuen oder verschiedene Arten konkurrieren um Ressourcen.
• Kommensalismus: Eine Art profitiert von Essensresten oder anderen Vorteilen einer anderen Art, ohne dass diese davon betroffen ist.
• Prädation: Ein Raubtier fängt und tötet eine Beute.
• Parasitismus: Ein Individuum lebt auf Kosten eines anderen und schadet diesem.
• Inquilinismus: Ein Individuum findet bei einem anderen Individuum einer anderen Art Schutz.

Anpassungen von Lebewesen an die Umwelt

Lebewesen entwickeln verschiedene Anpassungen, um in ihrer Umwelt zu überleben und sich fortzupflanzen:

• Anatomische Anpassungen: Betreffen die Struktur bestimmter Organe oder des gesamten Körpers.
• Physiologische Anpassungen: Betreffen die Funktion von Organen und die Produktion von Stoffen, die das Überleben erleichtern.
• Verhaltensanpassungen: Sind erworbene Gewohnheiten von Lebewesen zum Überleben und zur Kommunikation.

Anpassungen an die Temperatur

• Pflanzen:
  • Verringerung der Blattoberfläche.
  • Samenbildung in Dürrezeiten und schnelles Keimen.
  • Laubabwurf im Winter.
  • Entwicklung von Widerstandsfähigkeit gegen harte arktische Winter.
  • Krautige Pflanzen, die nahe am Boden wachsen, um Auskühlung zu verhindern.
• Tiere:
  • Isolierende Strukturen (z.B. dickes Fell, Federn).
  • Reduzierung der Aktivität oder Winterruhe.
  • Migration.
  • Entwicklung nachtaktiver Lebensweise bei Wüstentieren.
  • Homöotherme Tiere halten ihre Innentemperatur konstant.
  • Poikilotherme Tiere regulieren ihre Innentemperatur nicht selbst.

Anpassungen an das Klima

• Pflanzen:
  • Minimierung der Blattoberfläche in trockenen Klimazonen.
  • Entwicklung umfangreicher Wurzelsysteme.
  • Öffnen der Spaltöffnungen bei Wüstenarten in den Abendstunden.
  • Kakteen haben fleischige Stängel und kleine Blätter, um Wasser zu speichern.
• Tiere:
  • Reptilien erhalten ihr Wasser aus der Nahrung.
  • Dromedare gewinnen Wasser aus dem Fett in ihrem Höcker.
  • Exoskelett zur Verhinderung von Wasserverlust (z.B. bei Insekten).

Anpassungen an das Licht

• Pflanzen:
  • Erhöhung der Blattoberfläche zur besseren Lichtaufnahme.
  • Klettern oder Leben auf anderen Pflanzen (Epiphyten).
• Tiere:
  • Tag- und nachtaktive Tiere mit spezifisch angepasster Sehkraft.
  • Tiere regulieren ihre Fortpflanzungszyklen nach der Tageslichtdauer.

Energiefluss und Stoffkreislauf im Ökosystem

Durch den Prozess der Photosynthese gewinnen Pflanzen und Algen Energie aus dem Sonnenlicht, um organische Materie zu produzieren. Tiere erhalten Energie aus der Nahrung. Sie nutzen einen Großteil dieser Energie, um ihre eigene organische Substanz aufzubauen, verlieren aber einen Teil davon durch Wachstum, Bewegung und Wärmeabgabe an die Umwelt.

Wenn autotrophe und heterotrophe Organismen sterben, werden ihre Überreste von Mikroorganismen in anorganische Materie umgewandelt, wodurch der Kreislauf von Neuem beginnt. Somit ist der Stoffkreislauf im Ökosystem ein geschlossener Kreislauf, sodass die Materie immer wiederverwendet werden kann.

Die Rolle der Organismen im Stoffkreislauf

• Produzenten: Sind autotrophe Lebewesen (Pflanzen und Algen), die Sonnenenergie einfangen und diese nutzen, um anorganische Materie durch Photosynthese in organische Substanz umzuwandeln.
• Konsumenten: Sind heterotrophe Lebewesen, die Materie und Energie von anderen lebenden oder zerfallenden organischen Substanzen erhalten.
  • Primärkonsumenten (Pflanzenfresser): Ernähren sich direkt von Produzenten.
  • Sekundärkonsumenten (Fleischfresser): Ernähren sich von Primärkonsumenten.
  • Tertiärkonsumenten: Ernähren sich von Sekundärkonsumenten (oft Spitzenprädatoren).
• Destruenten: Bakterien und Pilze, die organische und anorganische Abfälle (z.B. Leichen, Exkremente) von anderen Lebewesen zersetzen und diese in nützliche Materialien für die Produzenten umwandeln.