Grundlagen der Ökologie: Energie, Ökosysteme und Ressourcen

Energienutzung in trophischen Ebenen

Auf jeder trophischen Ebene wird ein Teil der Energie für das Wachstum, Stoffwechselprozesse und die Atmung (als Wärme) verwendet. Diese Energie geht dem System verloren und kann nicht wiederverwendet werden.

Energiefluss in höhere Ebenen

Nur ein Teil der in der organischen Substanz gespeicherten Energie kann an die nächste trophische Ebene weitergegeben werden. Deshalb nimmt die verfügbare Energiemenge von einer Ebene zur nächsten ab.

Gleichgewicht eines Ökosystems

• Umweltfaktoren sind stabil.
• Die Anzahl der Individuen bleibt weitgehend konstant.
• Es gibt keine externen Faktoren, die das Ökosystem stören.

Das Gleichgewicht eines Ökosystems ist ein idealer Zustand.

Ökosystementwicklung: Von jung zu reif

Frühes Stadium (jung)

• Geringe Artenvielfalt und strukturelle Komplexität.
• Geringe Biomasse.
• Geringe Energienutzung.
• Geringe Stabilität des Ökosystems.

Reifes Stadium

• Hohe Artenvielfalt und komplexe Struktur.
• Hohe Biomasse.
• Effiziente Energienutzung.
• Hohe Stabilität des Ökosystems.

Primär- und Sekundärsukzession

Primärsukzession

Besiedlung eines Ortes, der zuvor nicht besiedelt war und an dem sich erst Boden bilden muss (z. B. auf einer neuen Vulkaninsel).

Sekundärsukzession

Tritt in einem Gebiet auf, in dem bereits eine Gemeinschaft existierte, die durch eine Störung beseitigt wurde (z. B. nach einer Dürre).

Ressourcenbegrenzung und Populationswachstum

Unbegrenzte Ressourcen

In einer Population mit unbegrenzten Ressourcen wächst die Bevölkerung exponentiell. Dies wird als J-förmige Kurve dargestellt.

Begrenzte Ressourcen

Das Wachstum verläuft zunächst exponentiell, bis der Umweltwiderstand das Wachstum bremst. Dies wird als S-förmige Kurve dargestellt.

Chemische Schädlingsbekämpfung

Vorteile

• Bessere Ernteerträge.
• Kontrolle spezifischer Epidemien.

Nachteile

• Entwicklung von Resistenzen.
• Umweltverschmutzung.
• Hohe Persistenz in der Umwelt.
• Mangelnde Selektivität und Bioakkumulation.

Natürliche Ressourcen

Natürliche Ressourcen sind alle Stoffe, die der Natur entnommen werden, um menschliche Bedürfnisse zu befriedigen. Begründung: Die Weltbevölkerung wächst exponentiell und der Lebensstil erfordert einen steigenden Ressourcenverbrauch.

Erneuerbare und nicht erneuerbare Ressourcen

Erneuerbare Ressourcen

Ressourcen, die sich im Laufe der Zeit regenerieren können, sofern die Entnahme die Regenerationsrate nicht übersteigt (z. B. biologische Ressourcen).

Nicht erneuerbare Ressourcen

Ressourcen, die sich auf menschlichen Zeitskalen nicht regenerieren und deren Vorräte daher abnehmen (z. B. Kohle oder Erdöl).

Bedrohungen der biologischen Vielfalt

• Überfischung: Entnahme von Pflanzen oder Tieren mit einer Geschwindigkeit, die die natürliche Regeneration übersteigt.
• Zerstörung von Lebensräumen: Führt in vielen Fällen zum Aussterben von Arten.
• Invasive Arten: Arten, die künstlich in ein Ökosystem eingeführt wurden.

Menschliche Auswirkungen auf die Umwelt

• Verbrennung fossiler Brennstoffe: Erhöht die CO₂-Emissionen.
• Industrielle Prozesse: Emission von Schadstoffen.
• Änderungen der Landnutzung: Eingriffe für Siedlungsbau und Landwirtschaft.