Ökosysteme und Biome: Die Vielfalt der Erde

Ökosysteme und die biologische Vielfalt

Auf dem Planeten gibt es zwei sehr verschiedene Umweltmedien: die terrestrische Umwelt und die aquatische Umwelt.

Unterschiede zwischen terrestrischer und aquatischer Umwelt

• In der aquatischen Umwelt ist Wasser das einzige lebenserhaltende Medium; hier befinden sich die Nährstoffe, das Kohlendioxid für die Photosynthese und der für die Atmung notwendige Sauerstoff.
• In der aquatischen Umwelt treten keine plötzlichen Temperaturschwankungen auf. In der terrestrischen Umwelt hingegen ist das Klima sehr abwechslungsreich und es kommt zu sehr plötzlichen Temperaturschwankungen.
• In der aquatischen Umwelt ist das scheinbare Gewicht geringer als an Land, da die Fortbewegung durch den Auftrieb erleichtert wird. Der Energieaufwand für diese Funktion ist daher niedriger.
• In der aquatischen Umwelt dringt das Sonnenlicht kaum tiefer als 100 m ein. In der terrestrischen Umwelt ist das Sonnenlicht besser verteilt und erreicht fast alle Bereiche zu gleichen Teilen.
• In der aquatischen Umwelt erhöht sich der Druck rasch mit der Tiefe. In der terrestrischen Umwelt schwankt der Druck nur wenig.

Struktur und Entwicklung terrestrischer Ökosysteme

Ein terrestrisches Ökosystem ist eine Struktur, die einen Anfang und eine Entwicklung in unterschiedlichen Merkmalen der Vegetation und der dort lebenden Organismen aufweist.

Ökologische Sukzession

Die ökologische Sukzession beschreibt eine Reihe von biologischen Gemeinschaften, die nacheinander ein Biotop besiedeln, bis sich ein stabiles Ökosystem entwickelt hat. Jede biologische Gemeinschaft ist charakteristisch für ein bestimmtes Stadium des Ökosystems.

Eine ökologische Sukzession umfasst die folgenden Phasen:

• Vorbereitung des Untergrunds: Eine Erweiterung der Fläche, auf der noch kein Leben existiert.
• Ansiedlung von Pionierpflanzen: Pionierarten sind sehr einfache Organismen, die in einer feindseligen Umwelt überleben können, wie Flechten, Bakterien und verschiedene Einzeller. Diese Arten besiedeln das Land als Erste.
• Bodenbildung: Die Pionierpflanzen brechen das Substrat auf und verändern es chemisch; zudem produzieren sie das erste organische Material. Das Ergebnis ist die Bildung eines primitiven, jungen Bodens, auf dem sich höher entwickelte Lebewesen ansiedeln können.
• Einfache Pflanzenbesiedlung: Im Grunde handelt es sich um Moose und Farne, deren Sporen durch den Wind herangetragen werden. Auch die ersten Insekten erscheinen. Die Überreste dieser Lebewesen bereichern den Boden mit organischer Substanz.
• Ansiedlung krautiger Pflanzen: Der Boden wird reicher an organischen Stoffen.
• Ansiedlung der ersten Sträucher und Bäume: Nicht alle Ökosysteme durchlaufen alle Stadien. Je nach Bodenbeschaffenheit und Klima erreichen sie ihren Höhepunkt mit Bäumen oder bleiben bei einer Population aus krautigen Pflanzen auf armen Böden stehen.

Die verschiedenen Ebenen der Vegetation (Gräser, Sträucher, Bäume) werden als Schichten bezeichnet. Wenn alle vorhanden sind, ist das Ökosystem geschichtet. Mit der Entwicklung der Vegetation siedeln sich verschiedene Tierarten an, da sie genug Nahrung finden.

Das ökologische Gleichgewicht

Eine vollständige Sequenz kann viele Jahre dauern. Sobald die Klimaxgesellschaft erreicht ist, entwickelt sich das Ökosystem weiter: Die Anzahl der Individuen steigt, Bäume und Sträucher wachsen. Die Geburtenrate gleicht die Sterberate aus. Die Anzahl der Erzeuger wird durch Primärverbraucher kontrolliert, welche wiederum durch Sekundärverbraucher reguliert werden. So entsteht das ökologische Gleichgewicht.

Diese Entwicklung verläuft oft langsam; so hat sich der mediterrane Wald in Spanien über drei Millionen Jahre entwickelt.

Biome: Die großen Lebensräume

Ein Biom ist eine Gruppe von Ökosystemen im Gleichgewicht, die eine bestimmte Art von Vegetation und Fauna sowie ein ähnliches Klima und Boden aufweisen. Es gibt neun große terrestrische Biome, deren Verteilung von Breite und Höhe abhängt.

• Breitengrad: Höhere Breiten bedeuten niedrigere Temperaturen (Abnahme um 0,5 °C pro Grad Breite).
• Höhenlage: Höhere Lagen bedeuten niedrigere Temperaturen (Abnahme um 1 °C pro 180 Meter Aufstieg).

Die Taiga (Borealer Nadelwald)

Dieser Wald entwickelt sich in sehr kalten Gebieten mit langen Wintern und schweren Schneefällen. Er nimmt 15 % der Erdoberfläche ein. Dominant sind Nadelbäume. Der Boden ist humusreich, aber mineralstoffarm, da die Kälte die Zersetzung verlangsamt.

• Flora: Tannen, Fichten (immergrün, nadelförmig), Birken und Pappeln.
• Fauna: Elche, Hirsche, Hasen, Füchse, Wölfe, Bären und Marder.

Gemäßigter Laubwald

Charakteristisch für Regionen mit mildem Klima und hohen Niederschlägen ohne Trockenzeit. Laubbäume überwiegen und sorgen für einen nährstoffreichen Boden.

• Flora: Gräser, Sträucher (Heidekraut, Ginster) und Bäume (Buche, Eiche, Ahorn).
• Fauna: Luchse, Greifvögel, Wildschweine, Hirsche und Nagetiere.

Tropischer Regenwald

Erstreckt sich über niederschlagsreiche Regionen am Äquator mit hohen Temperaturen. Die Humusschicht ist dünn, da organische Reste sofort zersetzt und aufgenommen werden. Er beherbergt die Hälfte aller Arten weltweit.

• Flora: Immergrüne Bäume (bis 60 m), Lianen und Epiphyten.
• Fauna: Enorm vielfältig, viele Arten sind noch unentdeckt.

Mittelmeer-Wälder

Verbreitet rund um das Mittelmeer, in Kalifornien, Chile und Südafrika. Trockene Sommer und milde, feuchte Winter prägen das Klima.

• Flora: Hartlaubgewächse wie Stein- und Korkeichen, Pinien, Erdbeerbäume und Zistrosen.
• Fauna: Wildschweine, Rehe, Luchse, Schlangen und Eidechsen.

Die Weideflächen (Dehesas)

Typisch spanische Ökosysteme, die durch menschliche Manipulation aus mediterranen Wäldern entstanden sind. Es handelt sich um Grasland mit vereinzelten Bäumen.

Die Savanne

Tropische Gebiete, vor allem in Afrika. Lange Trockenperioden wechseln mit kurzen Regenzeiten.

• Flora: Gräser, Akazien und Affenbrotbäume (Baobabs).
• Fauna: Große Fleischfresser (Löwen) und Pflanzenfresser (Zebras, Elefanten).

Die Steppe

Kontinentales Klima mit extremen Temperaturen. In Spanien in trockenen Regionen wie den Monegros verbreitet.

• Flora: Gräser (Hafer), Kakteen und Aloe Vera.
• Fauna: Insekten, Nagetiere, Rebhühner und Greifvögel.

Die Prärie

Ähnlich der Steppe, aber mit mehr Regen. Bekannt als Pampa in Südamerika.

• Flora: Vorwiegend Gräser.
• Fauna: Wisente, Antilopen, Kojoten und Präriehunde.

Die Tundra

Polare Gebiete und Hochgebirge. Der Boden ist oft gefroren (Permafrost). Im Sommer bilden sich Sümpfe.

• Flora: Moose, Flechten und kleine Sträucher.
• Fauna: Rentiere, Wölfe, Polarfuchse und Schneehasen.

Wüsten

Bedecken 40 % der Landoberfläche. Gekennzeichnet durch extreme Trockenheit.

• Flora: Kakteen und Agaven mit Wasserspeichern.
• Fauna: Reptilien, Skorpione, Insekten und Kamele.

Die Meeresumwelt

Marine Organismen sind an Salzwasser angepasst. Da Licht nur bis ca. 100 m tief eindringt, findet Photosynthese nur in den oberen Schichten statt.

Meeresregionen

• Küstengebiet: Bis zum Festlandsockel.
• Neritische Zone: Über dem Festlandsockel.
• Pelagial: Das offene Meer.
• Abyssal: Die Tiefsee.

Marine Organismen

• Benthos: Bewohner des Meeresbodens.
• Nekton: Frei schwimmende Tiere (Fische, Wale).
• Plankton: In der Strömung treibende Kleinstorganismen.

Süßwasser-Ökosysteme

Unterscheidung nach der Fließgeschwindigkeit:

• Stehende Gewässer (Lentisch): Seen, Teiche und Stauseen.
• Fließgewässer (Lotisch): Flüsse und Bäche. Sie sind meist sauerstoffreicher und kühler.