Nahrungsketten, Energiefluss und biogeochemische Zyklen

Grundlagen der Ökologie: Trophische Ebenen und Definitionen

Wichtige Begriffe

• Trophisch: Direkt im Zusammenhang mit Nahrung oder Ernährung stehend.
• Nahrung/Lebensmittel: Jede Substanz (fest oder flüssig), die von lebenden Organismen zu ernährungsphysiologischen Zwecken aufgenommen wird.

Die Nahrungskette (Food Chain)

Der Begriff Nahrungskette stammt aus dem Griechischen (throphe = Nahrung) und beschreibt den Prozess des Energietransfers durch Nahrung über eine Reihe von Organismen.

Definition der Nahrungskette

Die Nahrungskette ist der Prozess der Übertragung von Energie durch Nahrung über eine Reihe von Organismen. Dabei lebt jeder Organismus von dem vorhergehenden und dient dem nachfolgenden als Nahrung. Die Nahrungskette beschreibt den Fluss von Energie und Nährstoffen zwischen den verschiedenen Arten eines Ökosystems in Bezug auf die Ernährung.

Jede Kette beginnt mit einem pflanzlichen Organismus oder einem autotrophen Primärproduzenten, d.h. einem Organismus, der seine eigene Nahrung herstellt.

Aquatische Nahrungsketten: Süßwasser und Meer

Süßwasser-Nahrungsketten

Ein typischer Energiefluss im Süßwasser sieht wie folgt aus:

• Algen und Wasserpflanzen (Produzenten)
• → Herbivore Fische (Pflanzenfresser)
• → Fleischfressende Fische (Karnivoren)

Nahrungsketten im Meer

Im Meer sind die Verhältnisse komplexer und vielfältiger.

Abfälle verschiedener Konsumenten sinken auf den Meeresgrund, wo saprophytische Bakterien (die sich von zerfallendem organischem Material ernähren) diese in Mineralien umwandeln. Dadurch stehen Nährstoffe wieder für den Kreislauf zur Verfügung.

Ein Beispiel für die marine Kette:

• Gelöste Salze (Nährstoffe)
• → Phytoplankton (Photosynthese/Produzenten)
• → Zooplankton (Primärkonsumenten)
• → Größere Fische (Sekundär-/Tertiärkonsumenten)

Im Meer finden wir aufgrund des Prinzips „Der große Fisch frisst den kleinen“ oft sieben oder mehr Glieder in der Kette (im Vergleich zu maximal fünf Gliedern, die an Land gefunden werden können).

Nährstoffkreislauf und biogeochemische Zyklen

Der Nährstoffkreislauf

Der Nährstoffkreislauf bezeichnet den zyklischen Weg von Stoffen oder Nährstoffen, die für das Leben essenziell sind, durch die physikalische und biologische Umwelt.

• Alle Organismen auf den verschiedenen trophischen Ebenen sind beteiligt.
• Die wichtigsten Kreisläufe sind der Kohlenstoff-, Stickstoff-, Phosphor-, Wasser-, Sauerstoff- und Schwefelkreislauf.
• Der anorganische Nährstoffkreislauf durchläuft Komponenten wie Luft, Wasser und sogar Gestein. Chemische Zyklen durchlaufen biologische und geologische Zyklen (biogeochemische Zyklen).
• Wenn Zyklen natürlich und ohne äußere Anregung ablaufen, spricht man davon, dass sich das Ökosystem im Gleichgewicht befindet.
• Menschliche Aktivitäten verändern das Gleichgewicht der Phasen in den biogeochemischen Kreisläufen.

Schwermetallkreislauf und Toxizität

Was ist ein Schwermetall?

Ein Schwermetall ist jedes metallische chemische Element, das eine Dichte von mindestens dem Fünffachen der Dichte von Wasser aufweist und bereits in geringen Konzentrationen toxisch oder giftig ist.

Eigenschaften von Zyklen

Ein Zyklus besteht aus einer Reihe von Schritten, die sich wiederholen. Ein Zyklus hat kein Ende und keinen Anfang; er ist wie ein Kreis. Zyklen in der Natur laufen kontinuierlich ab.

Schwermetalle in der Umwelt

Schwermetalle sind weder chemisch noch biologisch abbaubar. Nach ihrer Freisetzung können sie Hunderte von Jahren in der Umwelt verbleiben. Darüber hinaus erhöht sich ihre Konzentration in lebenden Organismen (Bioakkumulation), da sie von anderen gefressen werden. Der Verzehr von kontaminierten Pflanzen oder Tieren kann daher Vergiftungserscheinungen hervorrufen.

Sie können in größeren Mengen in tiefen Flussschichten und in geringerem Maße an der Oberfläche gefunden werden.

Die Toxizität von Schwermetallen beeinflusst die physiologischen Prozesse der Organismen auf vielfältige Weise.