Ökosysteme: Aufbau, Energiefluss und Nahrungsnetze

Bevölkerung und Gemeinschaft

Die Funktionseinheiten eines Ökosystems sind Populationen von Organismen, durch die Energie und Nährstoffe zirkulieren. Eine Population ist eine Gruppe von Organismen derselben Art, die denselben Raum zur selben Zeit besiedeln. Die Populationen eines Ökosystems interagieren auf unterschiedliche Weise miteinander.

Diese voneinander abhängigen Populationen bilden die Gemeinschaft, die den biotischen (lebenden) Teil des Ökosystems umfasst.

Ökosysteme: Definition und Konzept

Es ist sinnvoll, terrestrische und aquatische Umwelten als Ökosysteme zu betrachten. Dieser Begriff wurde 1935 vom Botaniker Sir Arthur George Tansley geprägt, um das Konzept zu verdeutlichen, dass jeder Lebensraum ein integriertes Ganzes ist.

Ein System ist eine Menge voneinander abhängiger Teile, die als Einheit funktionieren und Ein- und Ausgänge benötigen.

Bestandteile eines Ökosystems

Die wesentlichen Teile eines Ökosystems sind:

• Produzenten (grüne Pflanzen)
• Konsumenten (Pflanzenfresser und Fleischfresser)
• Zersetzer (Pilze und Bakterien)
• Die nicht-lebende oder abiotische Komponente, bestehend aus toter organischer Substanz und Nährstoffen im Boden und Wasser.

Energiefluss im Ökosystem

Eingänge für das Ökosystem sind Sonnenenergie, Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff und andere Elemente und Verbindungen. Ausgänge des Ökosystems umfassen Wärme, die durch Atmung entsteht, Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid und Nährstoffe. Die grundlegende treibende Kraft ist die Sonnenenergie.

Ökosysteme haben einen Energiefluss, der sie antreibt, bestehend aus:

• Energiezufuhr: z. B. Sonnenenergie, Gezeitenenergie, Geothermie.
• Das System selbst: Bestehend aus den Beständen an Biomasse und Nährstoffen.
• Energieabfluss: z. B. Wärme durch Atmung, abgegebene Biomasse.

Nahrungsbeziehungen und -ketten

Autotrophe und Heterotrophe

Autotrophe Lebewesen, wie Pflanzen und Algen, wandeln die Energie der Sonne und Stoffe aus dem Boden in ihre eigene Nahrung um. Die Gräser auf einer Wiese sind, wie alle Pflanzen, autotroph und brauchen keine anderen Lebewesen zur Ernährung.

Heterotrophe Lebewesen (Tiere) produzieren ihre Nahrung nicht selbst, sondern nehmen sie aus ihrer Umwelt auf.

Pflanzenfresser, Fleischfresser, Allesfresser

• Pflanzenfresser (Herbivoren) fressen Pflanzen. Einige fressen Gras, andere Triebe von Bäumen und Sträuchern, Nüsse oder Samen, wie z. B. Rinder, Pferde, Hirsche, Elefanten, Kaninchen usw.
• Fleischfresser (Karnivoren) fressen andere Tiere. Manche jagen ihre Beute selbst, andere fressen Aas (Tierleichen). Beispiele sind Katzen, Hunde, Löwen, Geier, Wölfe usw.
• Allesfresser (Omnivoren) fressen sowohl Pflanzen als auch Tiere. Beispiele sind Wildschweine, Schimpansen, Schweine und Menschen.

Nahrungsketten

Jedes Lebewesen hängt bei der Ernährung von anderen ab: Pflanzenfresser hängen von Pflanzen ab, Fleischfresser von Pflanzenfressern (oder anderen Fleischfressern). Um diese Nahrungsbeziehungen in einer Gruppe von Lebewesen darzustellen, verwendet man sogenannte Nahrungsketten.

Ökosystemforschung

Die Ökosystemforschung untersucht:

• Die Interaktionen zwischen Lebewesen (Wer frisst wen?).
• Ihre Lebensweise (Wie sie fressen, wie sie sich vermehren).
• Ihre Beziehung zur abiotischen Umwelt (Was passiert bei Hitze, Wassermangel etc.?).
• Den Fluss von Energie und Materie innerhalb des Ökosystems.
• Die Beziehungen des Ökosystems zu anderen Systemen in seiner Umgebung.