Ökosysteme: Produzenten, Konsumenten und Energiefluss

Produzenten in Ökosystemen

Produzenten sind autotrophe Organismen wie Pflanzen, Algen und Bakterien. Diese stellen ihre eigene organische Substanz aus anorganischem Kohlendioxid und Mineralsalzen her.

Konsumenten und ihre Typen

Die Verbraucher (Konsumenten) sind heterotrophe Organismen, die sich von lebendem organischem Material ernähren. Es existieren verschiedene Typen:

• Primärkonsumenten: Pflanzenfresser (Herbivoren), die direkt Pflanzen fressen.
• Sekundärkonsumenten: Raubtiere, die Pflanzenfresser fressen.
• Tertiärkonsumenten: Konsumenten dritter Ordnung.
• Quartärkonsumenten: Konsumenten vierter Ordnung.

Zersetzer und Detrivoren

Zersetzer: Sie sind heterotrophe Organismen, die sich von Schwebstoffen, Resten von Lebewesen oder Kot ernähren und diese in anorganische Stoffe umwandeln (z. B. Bakterien und Pilze).

Detrivoren: Kleine Tiere wie Würmer oder Schnecken. Sie führen keine vollständige Umwandlung in anorganische Ablagerungen durch, bereiten diese aber auf die abschließende Aktion der Zersetzer vor.

Nahrungsketten und Nahrungsnetze

Eine Nahrungskette wird durch eine Reihe von Organismen gebildet, die linear sortiert sind, sodass jeder von ihnen vom nächsten gefressen wird (Beispiel: Phytoplankton → Wasserfloh → Döbel → Reiher).

Nahrungsnetze bestehen aus einer Reihe von miteinander verbundenen Nahrungsketten in einem Ökosystem.

Photosynthese und organische Materie

Was machen Produzenten mit der organischen Materie aus der Photosynthese?

• Ein Teil wird bei der Atmung abgebaut. Die dabei freigesetzte Energie wird verwendet, um den Organismus zu betreiben, und geht als Wärme verloren.
• Ein anderer Teil wird als Abfall abgegeben (z. B. Blätter).
• Der Rest wird im Körper gespeichert (Früchte, Blätter, Wurzeln) und kann von Tieren genutzt werden.

Stoffkreislauf und Biomasse

Materie bewegt sich im Ökosystem in einem Kreislauf: Anorganische Verbindungen werden durch Photosynthese in organische Materie umgewandelt, kehren letztlich in die Umwelt zurück und können von Produzenten wiederverwendet werden.

Die Energie im Ökosystem wird durch die Biomasse gemessen. Dieser Begriff beschreibt die Menge an organischer Substanz eines Individuums, einer trophischen Ebene oder eines ganzen Ökosystems (Einheit: Gramm oder Kilogramm). In der Biomasse ist Energie gespeichert.

Produktion und Zuwachs

Die Zunahme der Biomasse pro Zeiteinheit wird als Produktion bezeichnet (Einheiten: kg/m²/Jahr, t/ha/Jahr oder kJ/m²/Jahr). Man unterscheidet:

1. Nettoprimärproduktion (NPP): Zunahme der Biomasse bei Produzenten.
2. Nettosekundärproduktion (NSP): Zunahme der Biomasse auf verschiedenen Konsumentenebenen.
3. Nettoökosystemproduktion (NEP): Das gesamte Biomassewachstum, das sich in einem bestimmten Zeitraum im Ökosystem ansammelt (NEP = Photosynthese - Atmung).

Ökologische Pyramiden

Ökologische Pyramiden sind Darstellungsformen, die zeigen, wie sich Merkmale über die trophischen Ebenen verteilen. Typen:

• Energiepyramiden: Stellen den Energiefluss dar. Jedes Rechteck steht für die gespeicherte Energie in einer trophischen Ebene während eines Zeitraums. Das Rechteck der Produzenten ist immer das größte und die Energie nimmt in den Konsumentenebenen ab.
• Biomassepyramiden: Diese können umgekehrt sein, d. h. die Biomasse einer Ebene kann die der vorherigen überschreiten (Beispiel: aquatische Ökosysteme).
• Zahlenpyramiden: Die Rechtecke repräsentieren die Anzahl der Individuen in jeder trophischen Ebene. Auch diese können invertiert sein (Beispiel: Die Anzahl der Insekten/Pflanzenfresser liegt deutlich über der Anzahl der Pflanzen/Produzenten).