Ökosysteme: Stoffkreislauf, Energie und trophische Ebenen

Grundlagen der Ökosysteme

Ein Ökosystem ist ein Komplex, der aus lebenden Organismen, Umweltfaktoren und den Beziehungen zwischen ihnen gebildet wird. Das Biotop ist die physische Umgebung, in der sich Lebewesen entwickeln. Die Biozönose stellt den lebenden Teil eines Ökosystems dar. Der Lebensraum (Habitat) ist der Ort innerhalb eines Ökosystems, an dem eine Art lebt. Die ökologische Nische beschreibt die Rolle einer Art in diesem System. Die Wechselwirkungen zwischen diesen Komponenten sind der grundlegende Faktor von Ökosystemen.

Der Stoffkreislauf in der Natur

1. Anorganische Verbindungen in der Umwelt werden durch Autotrophe in organische Substanz umgewandelt.
2. Pflanzenfresser nutzen diese, indem sie sich von Pflanzen ernähren.
3. Fleischfresser ernähren sich in ihrem jeweiligen Bereich.
4. Bakterien und Pilze verwandeln organische Substanz zurück in anorganische Stoffe und geben diese an die Umwelt ab.
5. Anorganische Verbindungen werden durch Autotrophe wiederverwendet.

Energie in Ökosystemen

• Photosynthetische Organismen beziehen ihre Energie direkt von der Sonne.
• Diese Organismen wandeln Lichtenergie durch Photosynthese in chemische Energie um.
• Ein Teil der organischen Substanz reichert sich an und bildet Zellen, Gewebe und Organe der Pflanze.
• Aus der chemischen Energie entstehen durch metabolische Aktivität notwendige Lebensprozesse.
• Chemische Energie geht auf Fleischfresser über.
• Durch die Energie der metabolischen Aktivität entstehen anorganische Stoffe.

Trophische Ebenen

Diese bestehen aus Organismen, durch die Materie und Energie auf demselben Weg fließen.

1. Die Erzeuger (Produzenten): Diese Organismen produzieren organische Stoffe.
2. Primärkonsumenten: Dies sind Organismen, die sich direkt von den Erzeugern ernähren.
3. Sekundärkonsumenten: Dies sind Organismen, die Primärkonsumenten fressen.
4. Tertiärkonsumenten: Dies sind Organismen, die sich von Sekundärkonsumenten ernähren.
5. Destruenten (Zersetzer): Diese bestehen aus Pilzen und Bakterien und ernähren sich von organischen Abfällen.

Nahrungsketten und Nahrungsnetze

Trophische Beziehungen verbinden alle Organismen. In einer Nahrungskette (Chain) wird eine Gruppe von Organismen nacheinander gefüttert, wobei jeder dem nächsten als Nahrung dient. In Nahrungsnetzen (Networks) fressen Arten verschiedene andere Arten und können wiederum von verschiedenen Arten gefressen werden.

Biomasse und Produktion

Biomasse ist die Menge an Materie eines Organismus, einer Population oder eines Ökosystems auf einer trophischen Ebene. Die Produktion ist die Zunahme der Biomasse pro Einheit.

Arten der Produktion

• Bruttoproduktion: Die Gesamtmenge der Materie, die pro Zeiteinheit produziert wird.
• Primärproduktion: Organische Substanz, die durch Photosynthese von Pflanzen synthetisiert wird.
• Sekundärproduktion: Biomasse, die von Tieren auf Basis der vorherigen trophischen Ebene produziert wird.
• Nettoproduktion: Die pro Zeiteinheit gespeicherte Biomasse.
• Netto-Primärproduktion: Biomasse von Pflanzen, die Pflanzenfressern zur Verfügung steht.
• Netto-Sekundärproduktion: Biomasse von Pflanzenfressern, die Fleischfressern zur Verfügung steht.

Trophische Pyramiden

Trophische Pyramiden der Biomasse sind eine Möglichkeit, die verschiedenen trophischen Ebenen in einem Ökosystem darzustellen.