Ökosysteme verstehen: Struktur, Dynamik und menschliche Einflüsse

Ökosystem: Struktur und Wechselwirkungen

Ein Ökosystem beschreibt die physikalische Zusammensetzung (Biotop) und die lebenden Organismen (Biozönose) wie Schlangen, Gras und Löwen. Diese treten in Wechselwirkungen auf, die durch einen kontinuierlichen Fluss von Energie und Materie gekennzeichnet sind.

Biosphäre

Die Biosphäre ist der Teil des Planeten, in dem Leben existiert. Sie stellt ein großes, integriertes Ökosystem dar, das die gesamte Erde umfasst.

Interaktionen im Ökosystem

• Biotische Interaktionen: Wechselwirkungen zwischen lebenden Organismen.
• Abiotische Faktoren: Physikalische Umweltfaktoren wie Klima, Boden und Licht.
• Biozönotische Interaktionen: Die Auswirkungen biotischer Merkmale auf lebende Organismen und deren Anpassungen an die Umwelt, in der sie leben.
• Biozide Interaktionen: Wechselwirkungen zwischen Organismen derselben Art (intraspezifisch) und verschiedener Arten (interspezifisch).

Trophische Beziehungen

Dies sind Wechselwirkungen zwischen den Organismen eines Ökosystems, die durch die Nahrungsaufnahme (Trophik) bestimmt werden.

Nivellierung der Trophieebenen

• Erzeuger: Autotrophe Wesen, die Photosynthese oder Chemosynthese betreiben.
• Konsumenten: Primärkonsumenten (Pflanzenfresser) und Sekundärkonsumenten (Fleischfresser).
• Zersetzer: Bakterien und Pilze.

Nahrungsnetz und Energiefluss

Eine Nahrungskette stellt die lineare Darstellung dar, in welcher Richtung die Energie im Ökosystem fließt, wobei sich einige Arten von anderen ernähren. Es gibt zwei Hauptströme: einen Energiefluss und einen Materiekreislauf.

Energiefluss

Die Sonnenenergie wird in chemische Energie umgewandelt und durch die trophischen Ebenen abgebaut, wobei sie schließlich als Wärmeenergie freigesetzt wird. Die Energie ist unidirektional: Solarenergie wird in Lebensenergie umgewandelt und dann als Wärmeenergie abgegeben. Weniger als 10% der Energie wird weitergegeben. Degradierte Energie (Wärme) zirkuliert in geschlossenen Ökosystemen in einem Kreislauf.

Biomasse und Produktion

Biomasse ist die Menge an organischem Material, das von Organismen produziert wird und indirekt oder direkt zur Energieversorgung genutzt werden kann. Biokraftstoffe sind Treibstoffe, die aus Pflanzen gewonnen werden (z. B. Zuckerrüben). Die Produktion ist die Energiemenge, die in den verschiedenen trophischen Ebenen des Ökosystems akkumuliert wird.

Dynamik und Regulierung von Ökosystemen

Biogeochemische Kreisläufe

Lebewesen bestehen aus denselben Elementen, die auch in terrestrischen Systemen vorkommen. Diese Elemente durchlaufen Kreisläufe, die als biogeochemische Kreisläufe bezeichnet werden.

Autorregulation

Ökosysteme besitzen die Fähigkeit, sich an Umweltveränderungen anzupassen und dabei den normalen Fluss von Materie und Energie zwischen den trophischen Ebenen aufrechtzuerhalten. Rückkopplungsschleifen (Feedback) sorgen für ein dynamisches Gleichgewicht, sodass natürliche Schwankungen vom Ökosystem ausgeglichen werden, um eine stabile trophische Struktur zu bewahren.

Strukturveränderungen im Ökosystem

Veränderungen können durch natürliche Ereignisse (Dürre, Überschwemmungen, Feuer) oder menschliches Handeln (Verschmutzung, Versalzung, Jagd und Fischerei) verursacht werden.

Biologische Kontrolle

Die Reduzierung oder Beseitigung eines Schädlings mithilfe biologischer Wirkstoffe. Dies kann durch Räuber, Parasitoide, organische Substanzen (Pheromone) oder Mikroorganismen erfolgen.

Sukzession

Der Prozess, bei dem Populationen ersetzt werden, was zur Entstehung neuer Beziehungen und stabilerer, komplexerer Ökosysteme über die Zeit führt.

Primäre Sukzession

Findet in einem unberührten Biotop statt.

1. Unberührter Bereich (Virgen).
2. Einführung von Pionierarten (Flechten, Moose).
3. Diese führen zu Umweltveränderungen, wodurch Pflanzen, Büsche und Eidechsen erscheinen.
4. Es stellen sich Bedingungen ein, die die Entwicklung anderer Populationen ermöglichen.
5. Klimaxflora: Erreichen stabiler Nahrungsnetze.

Sekundäre Sukzession

Tritt nach einer Störung auf, bei der das Ökosystem Komponenten verloren hat.

1. Störung des Ökosystems.
2. Verlust von Komponenten.
3. Unreife Arten leiten die Wiederherstellung ein.
4. Rückkehr der Gemeinschaft zu einem Klimaxzustand.

Umweltbelastungen (Impactos)

Bodendestruktion

• Erosion: Verursacht durch die Abholzung von Wäldern oder sauren Regen.
• Degradation: Versalzung durch Schadstoffe.

Fragmentierung von Gebieten

In terrestrischen Ökosystemen durch Autobahnen und Eisenbahnlinien; in Netzwerken durch Dämme und Deiche.

Kontamination

Klimawandel, saurer Regen und die Zerstörung der Ozonschicht führen zum Verlust der Biodiversität.

Waldbrände

Feuer kann ein natürlicher Bestandteil sein, der durch Brennstoff, Wärme und Sauerstoff entsteht, aber auch durch menschliches Handeln ausgelöst wird.