Nahrungsketten & Ökosysteme: Energiefluss, Materie & Pyramiden

Nahrungsketten: Grundlagen und Definition

Eine Nahrungskette beschreibt eine lineare Abfolge von Organismen, bei der jeder Organismus die Nahrung für den nachfolgenden darstellt. Am Anfang stehen die Produzenten, wie Algen, die organische Stoffe aus anorganischen Verbindungen herstellen.

Die trophischen Beziehungen in einem Ökosystem sind jedoch komplexer als eine einzelne Nahrungskette. Sie bilden Verbindungen zwischen verschiedenen Ketten, die eine Netzwerkstruktur bilden, bekannt als Nahrungsnetz. Ein Nahrungsnetz ist ein Satz von miteinander verbundenen Nahrungsketten, die in einem Ökosystem existieren können.

Energiefluss in der Nahrungskette

Produzenten (Organismen) nehmen nur einen Teil der Lichtenergie von der Sonne auf, die die Erdoberfläche erreicht. Diese Energie nutzen sie für die Photosynthese und die Produktion organischer Verbindungen aus anorganischen Stoffen.

Was geschieht mit dem Rest der organischen Substanz, die durch Photosynthese hergestellt wird?

• Ein Teil wird durch Atmung abgebaut.
• Ein anderer Teil wird von Konsumenten aufgenommen.
• Der Rest wird in den Körpern als Biomasse gespeichert.

Kreislauf von Materie und Energie im Ökosystem

Die Materie durchläuft einen zyklischen Kreislauf im Ökosystem: Anorganische Verbindungen aus der Umwelt werden durch Photosynthese in organische Substanz umgewandelt. Diese wird schließlich durch die Wirkung von Zersetzern wieder an die Umwelt zurückgegeben und steht den Produzenten erneut zur Verfügung.

Die Sonnenenergie, die von Pflanzen gespeichert, genutzt und in organische Substanz umgewandelt wird, wird schließlich als Wärme an die Umwelt abgegeben und kann von lebenden Organismen nicht mehr direkt genutzt werden.

Produktivität eines Ökosystems

Ein Teil der Energie, die Organismen auf einer trophischen Ebene aufnehmen, wird in Form von Biomasse gespeichert.

Die Produktivität bezeichnet die Menge an Biomasse, die ein Ökosystem oder eine seiner trophischen Ebenen pro Zeiteinheit produziert.

Es gibt verschiedene Methoden, die Produktivität zu messen, beispielsweise in Kilogramm pro Quadratmeter:

• Netto-Primärproduktion (NPP)
• Netto-Sekundärproduktion (NSP)

Ökologische Pyramiden

Ökologische Pyramiden sind grafische Darstellungen, die zeigen, wie bestimmte Merkmale trophischer Ebenen, wie Produktion oder Biomasse, beim Übergang von einer Stufe zur nächsten variieren.

Energiepyramiden

In einer Energiepyramide repräsentiert jedes Rechteck die gespeicherte Energie auf der jeweiligen trophischen Ebene während eines bestimmten Zeitraums. Bei diesen Pyramiden ist das Rechteck der Produzenten am größten und wird bei den aufeinanderfolgenden Konsumentengruppen immer kleiner.

Biomassepyramiden

Bei Biomassepyramiden werden die Rechtecke entsprechend der Biomasse jeder trophischen Ebene konstruiert. Diese Pyramiden können invertiert sein, wenn eine höhere trophische Ebene eine größere Biomasse aufweist als die darunterliegende Ebene (z.B. im aquatischen Bereich).

Zahlenpyramiden

Zahlenpyramiden stellen die Anzahl der Individuen auf jeder trophischen Ebene dar. Auch in diesem Fall können die Pyramiden umgekehrt sein.