Ökosysteme, Kreisläufe und Populationsdynamik
Fluss von Materie und Energie im Ökosystem
Anorganische Verbindungen werden genutzt. Organische Substanzen werden in der Photosynthese verarbeitet, in den Kreislauf zurückgeführt und können von Produzenten wiederverwendet werden. Die gespeicherte Solarenergie wird als Wärme an die Umwelt abgegeben und kann von Lebewesen nicht wiederverwendet werden.
Arten von Ökologischen Pyramiden
Ökologische Pyramiden stellen die Struktur des Ökosystems dar. Man unterscheidet:
Energiepyramide
Jedes Rechteck steht für die gespeicherte Energie. Die Basis repräsentiert die Produzenten. Jede trophische Ebene liefert genügend Energie, um die nächsthöhere Ebene zu unterstützen.
Biomassepyramide
Die Rechtecke stellen die Biomassemenge jeder trophischen Ebene dar. Diese Pyramiden können invertiert (umgekehrt) sein.
Zahlenpyramide
Die Rechtecke stellen die Anzahl der Individuen in jeder trophischen Ebene dar. Diese Pyramiden können ebenfalls invertiert sein.
Der Kohlenstoffkreislauf
Kohlenstoff ist das wichtigste chemische Element lebender Materie. Er zirkuliert wie folgt:
- Pflanzen, Algen und einige Bakterien nehmen durch Photosynthese Kohlendioxid (CO₂) auf und wandeln es in organische Kohlenstoffverbindungen um.
- Dieser Kohlenstoff zirkuliert durch alle trophischen Ebenen über die Nahrungskette.
- Ein Teil des Kohlenstoffs wird durch die Atmung (als CO₂) an die Umwelt zurückgegeben.
- Die Überreste abgestorbener Organismen werden begraben und in Sedimente umgewandelt.
- Natürliche Prozesse wie die Verbrennung pflanzlicher Stoffe und Vulkanausbrüche reichern die Atmosphäre ebenfalls mit Kohlendioxid an.
Populationsdynamik und Veränderungen
Populationen besitzen spezifische Eigenschaften, die isolierte Individuen nicht aufweisen. Diese Eigenschaften verändern sich in Reaktion auf sich wandelnde Umweltbedingungen.
Exponentielles Wachstum (Bevölkerungsexplosion)
Das Wachstum ist eine Funktion der Zeit. In einer Umgebung mit unbegrenzten Ressourcen ergibt sich eine J-förmige Wachstumskurve.
Logistisches Wachstum und Kapazität (K)
Die Kapazitätsgrenze (K) ist die maximale Populationsgröße, die ein bestimmter Lebensraum langfristig ohne Degradierung sichern kann.
Interagierende Populationen und Dichte
Die Dichte ist ein Faktor, der die Größe der Bevölkerung steuert. Eine Erhöhung der Dichte erhöht auch den Umweltwiderstand und umgekehrt.
Räuber-Beute-Beziehungen
Die Populationsgrößen von Räubern und Beute beeinflussen sich gegenseitig. Wenn Beute knapp ist, nimmt der Umweltwiderstand für die Räuber zu, und ihre Zahl nimmt ab.
Integrierte Schädlingsbekämpfung (IPM)
Methoden der integrierten Schädlingsbekämpfung umfassen:
- Einführung natürlicher Feinde zur Regulierung der Schädlingspopulation.
- Freisetzung sterilisierter Männchen von Schadinsekten, die mit fertilen Männchen konkurrieren.
- Aufstellen von Fallen, z. B. unter Verwendung von Pheromonen als Lockstoffen.