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Ein Ökosystem funktioniert als Netzwerk, nicht als bloße Ansammlung von Lebewesen an einem Ort. Jeder Organismus hat eigene Bedürfnisse. Ob sie erfüllt werden, hängt von Licht, Wasser, Boden, Luft und anderen Organismen ab.
In einem kleinen Garten stehen Gras, Insekten, Vögel, Pilze, Bakterien, Boden, Wasser und Licht nicht für sich allein. Zusammen bilden sie ein Ökosystem, also eine Lebensgemeinschaft, deren Organismen miteinander und mit ihrer unbelebten Umwelt wechselwirken.
Lebewesen lassen sich nach ihrer Rolle im Ökosystem einordnen. Produzenten stellen organisches Material her, etwa Pflanzen durch Fotosynthese. Konsumenten ernähren sich von anderen Organismen. Zersetzer bauen Überreste ab und führen ihre Bestandteile in die Umwelt zurück.
OpenStax Biology 2e erklärt Energiefluss und Stoffkreislauf als zwei zentrale Vorgänge in Ökosystemen.
Mit diesen Rollen wird aus einer Liste von Gartenbewohnern ein funktionierendes System. Wir erkennen, wer organisches Material aufbaut, wer es frisst und wer die verbleibenden Stoffe wieder verfügbar macht.
Merkhilfe: Verfolge in einem Ökosystem immer zwei Wege zugleich. Energie fließt durch die Nahrungskette, Stoffe werden über Zersetzer wiederverwendet.
Energie gibt Nahrungsbeziehungen eine Richtung. Ohne diese Bedeutung könnten die Pfeile einer Nahrungskette fälschlich als Bewegungsrichtung der Tiere gelesen werden. Beginne bei dem Organismus, der Nahrung erzeugt oder bereitstellt, und verfolge dann, wer diese Nahrung aufnimmt.
Für viele Ökosysteme ist Sonnenlicht die wichtigste Energiequelle. Produzenten fangen es ein, und Pflanzen wandeln die Lichtenergie durch Fotosynthese in organisches Material um. Konsumenten erhalten Energie, indem sie Pflanzen oder andere Organismen fressen.
Ein Pfeil in der Nahrungskette zeigt, in welche Richtung Nahrung und Energie weitergegeben werden. Frisst eine Heuschrecke Gras und anschließend ein Vogel die Heuschrecke, zeigen die Pfeile vom Gras zur Heuschrecke und von dort zum Vogel. Sie bedeuten nicht „Wer greift wen an?“, sondern „Von wem gelangt Energie zu wem?“
Nur ein Teil der chemischen Energie einer trophischen Ebene wird zu neuer Biomasse, die der nächsten Ebene zur Verfügung steht. Organismen nutzen einen großen Teil für ihren Stoffwechsel und geben dabei Wärme ab. Nicht gefressenes Gewebe und Ausscheidungen gelangen zu den Zersetzern. Deshalb steht auf jeder folgenden trophischen Ebene weniger Energie zur Verfügung.
Darum wird eine Energiepyramide nach oben hin immer schmaler. Das bedeutet weder, dass die Organismen an der Spitze weniger wichtig sind, noch dass ihre Anzahl zwangsläufig abnehmen muss. Zahlenpyramiden können nämlich andere Formen haben.
| Was wird verfolgt? | Richtung | So liest du das Beispiel |
|---|---|---|
| Energie | Fließt vom Produzenten zu den Konsumenten und verlässt das System schließlich als Wärme | Gras liefert einer Heuschrecke Energie, ein Teil davon gelangt anschließend zu einem Vogel |
| Stoffe | Zirkulieren durch biologische, physikalische und chemische Prozesse zwischen Organismen, Luft, Wasser und Boden | Falllaub wird abgebaut, sodass mineralische Nährstoffe für Pflanzen wieder verfügbar werden können |
| Ökologische Nische | Beschreibt die Bedingungen, Ressourcen und Wechselwirkungen, durch die ein Organismus lebt | Bestäuber, Räuber und Zersetzer können denselben Lebensraum teilen, aber verschiedene Nischen besetzen |
Stoffe verhalten sich anders als Energie. Die Elemente, aus denen Körper aufgebaut sind, wechseln zwischen Organismen und unbelebten Speichern wie Luft, Wasser und Boden. Die Zersetzung ist ein wichtiger Weg innerhalb dieser umfassenderen biogeochemischen Kreisläufe.
Energie fließt, Stoffe zirkulieren. Wenn Blätter fallen, Tiere sterben oder Nahrungsreste zurückbleiben, bauen Bakterien und Pilze dieses Material ab. Die Abbauprodukte gelangen als Nährstoffe in den Boden oder ins Wasser zurück.
Ohne Zersetzer würden sich Überreste ansammeln und viele wichtige Elemente stünden den Produzenten nicht erneut zur Verfügung. Zersetzer sind nicht der einzige Teil der Nährstoffkreisläufe, aber sie bilden eine wesentliche Verbindung zwischen organischen Überresten und Stoffformen, die andere Organismen wieder nutzen können.
Eine ökologische Nische umfasst die Umweltbedingungen, die ein Organismus verträgt, die Ressourcen, die er nutzt, und seine Wechselwirkungen mit anderen Organismen. Der Lebensraum sagt, wo er lebt. Die Nische erklärt, wie er dort lebt. Zwei Arten können denselben Lebensraum teilen und trotzdem unterschiedliche Nischen besetzen.
Bestäubende Insekten, kleine Räuber, Pflanzen und Bodenpilze können zum Beispiel im selben Garten vorkommen. Ihre ökologischen Aufgaben unterscheiden sich jedoch. Wer ihre Nischen versteht, erkennt leichter, warum der Verlust einer Art auch andere Beziehungen stören kann.
Die FAO zeigt das am Beispiel der Bestäubung. Viele Pflanzen sind auf Bestäuber angewiesen. Gehen Bestäuber verloren, schrumpft deshalb nicht nur eine Tiergruppe. Auch die Fortpflanzung der Pflanzen und die Stabilität der Nahrungsmittelproduktion können beeinträchtigt werden.
Die Pfeile einer Nahrungskette zeigen die Richtung der Energie- und Nahrungsstoffübertragung. Körperreste, Ausscheidungen und tote Organismen gelangen zu den Zersetzern. Stoffe bewegen sich außerdem auf anderen Wegen durch Luft, Wasser, Boden und Lebewesen. Ein Ökosystem lässt sich deshalb nicht als einfache gerade Linie verstehen. Es ist ein Netzwerk, in dem Energie fließt und schließlich als Wärme abgegeben wird, während Stoffe weiter zirkulieren.
Verschwindet ein Organismus, verändert sich mehr als nur ein Pfeil. Nahrungsquellen, Fressfeinde, Zersetzer und Lebensräume anderer Arten können ebenfalls betroffen sein. Ein Ökosystem ist daher ein Geflecht aus Arbeitsbeziehungen vieler Organismen, nicht bloß eine Liste von Lebewesen, die zufällig am selben Ort vorkommen.
