Ökosysteme der Erde: Definitionen, Komponenten und Beziehungen

Biosphäre und Ökosysteme der Erde

Die Biosphäre der Erde ist die dünne Schicht, in der lebende Organismen existieren. Sie ist ein dynamisches System, das ständig Energie austauscht.

Ökosystem: Lebensgemeinschaft und ihre Umwelt

Ein Ökosystem besteht aus einer Lebensgemeinschaft, die einen bestimmten Raum bewohnt und in Wechselbeziehung zueinander steht. Es bildet eine funktionelle Einheit.

Ökoton: Übergangszonen zwischen Ökosystemen

Ökotone sind Übergangsbereiche, die an Ökosysteme angrenzen und Merkmale beider Systeme aufweisen.

Habitat: Der Lebensraum einer Population

Ein Habitat ist das Gebiet, das die physikalisch-chemischen Bedingungen für das Funktionieren einer bestimmten Population bietet.

Komponenten eines Ökosystems

Ein Ökosystem besteht aus zwei Hauptkomponenten:

• Biozönose: Die Gemeinschaft der Lebewesen (Pflanzen, Tiere, Mikroorganismen).
• Biotop: Der Lebensraum mit seinen abiotischen Faktoren (Boden, Klima, Wasser).

Biotop: Abiotische Faktoren

Die wichtigsten abiotischen Faktoren sind:

• Bodeneigenschaften: Beschaffenheit, Nährstoffgehalt, pH-Wert.
• Klimatische Bedingungen: Temperatur, Niederschlag, Sonneneinstrahlung.
• Hydrologische Bedingungen: Menge und Qualität des Wassers.

Energiefluss im Ökosystem

Der Energiefluss in einem Ökosystem erfolgt durch:

• Autotrophe Organismen: Produzenten (photoautotroph und chemoautotroph).
• Heterotrophe Organismen: Konsumenten (Primär-, Sekundär-, Tertiärkonsumenten), Destruenten (Aasfresser und Saprophyten).

Biomasse und Produktion

Biomasse ist die Menge an lebender Substanz pro Flächeneinheit (g C/m²). Nekromasse ist die Menge an toter organischer Substanz.

Produktion ist die Zunahme der Biomasse in einer trophischen Ebene über einen bestimmten Zeitraum. Man unterscheidet zwischen:

• Primärproduktion (PP): Die Menge an organischer Substanz, die von Produzenten aus Sonnenenergie und anorganischen Stoffen erzeugt wird.
• Sekundärproduktion (PS): Die Produktionsleistung der Konsumenten.

Die Produktion kann brutto (Gesamtmenge der inkorporierten Substanz) oder netto (gespeicherte Substanz für Wachstum und Fortpflanzung) sein.

Produktivität und Erneuerungszeit

Produktivität ist das Verhältnis zwischen Biomasse und Nettoproduktion (P/B × 100). Die Erneuerungszeit ist die Zeit, die benötigt wird, um die gesamte organische Substanz in einem Ökosystem zu erneuern (B/P).

Öko-Effizienz

Die Öko-Effizienz misst die Effizienz der Energieübertragung von einer trophischen Ebene zur nächsten.

Limitierende Faktoren

Limitierende Faktoren begrenzen das Wachstum und die Verbreitung von Organismen. Beispiele sind:

• Feuchtigkeit: Wasserverlust durch Transpiration, relative Luftfeuchtigkeit.
• Temperatur: Beeinflusst die Photosynthese.
• Nährstoffe: Stickstoff und Phosphor sind essentiell für die Photosynthese.
• Licht: Wichtig für die Photosynthese, besonders in marinen Ökosystemen.

Die ökologische Valenz beschreibt den Toleranzbereich eines Organismus gegenüber einem Umweltfaktor.

Trophische Beziehungen

Trophische Beziehungen beschreiben die Interaktionen zwischen Konsumenten und Ressourcen. Die Energieübertragung erfolgt über:

• Nahrungskette: Ein linearer Weg der Energieübertragung von Produzenten zu Konsumenten.
• Nahrungsnetz: Ein komplexes Netzwerk von miteinander verbundenen Nahrungsketten.

Die Entfernung einer Art aus dem Nahrungsnetz kann das Gleichgewicht des Ökosystems stören. Eine hohe Diversität ist ein Zeichen für einen guten Erhaltungszustand.

Trophische Pyramiden

Trophische Pyramiden veranschaulichen die Verteilung von Biomasse oder Energie zwischen den trophischen Ebenen eines Ökosystems (Biomassepyramide oder Energiepyramide).

10%-Regel

Die 10%-Regel besagt, dass nur etwa 10% der Energie von einer trophischen Ebene zur nächsten weitergegeben wird.

Interspezifische Beziehungen

Interspezifische Beziehungen sind Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten:

• Räuber-Beute-Beziehung
• Parasitismus
• Mutualismus
• Symbiose: Eine enge Beziehung, von der beide Partner profitieren.
• Konkurrenz

Ökologische Nische

Die ökologische Nische beschreibt die Gesamtheit der Bedingungen, unter denen eine Art existieren kann. Sie umfasst biotische und abiotische Faktoren sowie die Anpassungen der Art an ihre Umwelt (potenzielle vs. realisierte Nische).

Klimax-Ökosystem

Ein Klimax-Ökosystem ist eine stabile Gemeinschaft, die sich im Gleichgewicht mit ihrer Umwelt befindet und eine hohe Biomasse aufweist.

Ökologische Sukzession

Die ökologische Sukzession beschreibt die Veränderungen, die ein Ökosystem im Laufe der Zeit erfährt, bis ein stabiler Zustand (Klimax) erreicht ist.

Biodiversität

Biodiversität ist die Vielfalt der Organismen in einer bestimmten Region. Sie wird auf verschiedenen Ebenen untersucht:

• Genetische Diversität
• Artenvielfalt
• Ökosystemvielfalt

Messung der Biodiversität

• Alpha-Diversität: Artenreichtum innerhalb eines Habitats.
• Beta-Diversität: Unterschiede in der Artenzusammensetzung zwischen Habitaten.
• Delta-Diversität: Ähnlichkeit der Artenzusammensetzung zwischen ähnlichen Habitaten.
• Gamma-Diversität: Regionale Diversität.

Biome

Ein Biom ist ein geografisch abgegrenzter Bereich mit spezifischen klimatischen und ökologischen Bedingungen, die die Entwicklung bestimmter Pflanzengesellschaften, Tierarten und Mikroorganismen begünstigen.

Terrestrische Biome

Beispiele für terrestrische Biome sind:

• Eiswüste
• Tundra (kalt, Permafrost)
• Taiga (borealer Nadelwald)
• Gemäßigter Laubwald
• Hartlaubwald
• Steppe/Prärie
• Wüste
• Savanne
• Regenwald