Aufbau und Stufen einer Nahrungspyramide (Ökologie)
Um Ökosysteme oder Lebensräume zu beschreiben, werden Darstellungsformen, wie Nahrungsketten und Nahrungspyramiden eingesetzt. Diese werden in der Biologie bzw. Ökologie dazu benutzt, um Beziehungen und Verhältnisse zwischen Spezies darzustellen. In diesem Beitrag geht es um den Aufbau und den Nutzen dieser Nahrungspyramiden.
Inhalt
Wie ist eine Nahrungspyramide aufgebaut
Das Modell der Nahrungspyramide leitet sich von den Nahrungsketten ab, welche in einem Lebensraum vorherrschen, erweitert diese allerdings um die Aspekte: Biomasse, Energie und Anzahl der Individuen. Gleichzeitig werden die Nahrungsketten bzw. Nahrungsnetze, welche mitunter sehr unübersichtlich sind, auf ein paar Ebene bzw. Pyramidenstufen reduziert. Diese Stufen sind:
- Produzenten bzw. Erzeuger,
- Primärkonsumenten bzw. Erstverbraucher
- Sekundärkonsumenten bzw. Zweitverbraucher
- Endkonsument bzw. Endverbraucher
Warum können Nahrungspyramiden nur aus wenigen Ebenen bestehen
Anders als die Nahrungsketten werden nicht Spezies bzw. deren Räuber-Beute-Beziehungen dargestellt, sondern es werden Produzenten und Konsumenten auf verschiedenen Ebenen zusammengefasst.
Am Beispiel…
Eine Nahrungskette im Wald könnte sein: Pflanze, Würmer, Blaumeise, Fuchs. Die Pflanze wird gefressen vom Wurm. Der Wurm wird von der Blaumeise gefressen und schließlich frisst der Fuchs die Meise.
Bei einer Nahrungspyramide bilden die Pflanzen die unterste Ebene und die Würmer eine Ebene darüber. Fuchs und Blaumeise stehen darüber und mitunter auf der gleichen Ebene, da beide das Fleisch eines anderen Tieres fressen. Je nach Abstraktionsgrad und Detailgenauigkeit lassen sich verschiedene Ebene einführen, allerdings ist dies meistens nicht notwendig.
Warum gibt es Nahrungspyramiden
Anders als die Nahrungsketten besteht keine Notwendigkeit jede Räuber-Beute-Beziehung abzubilden. Denn es geht nicht darum, zu zeigen, wer wen frisst. Stattdessen soll die Nahrungspyramide aufzeigen, welche Energie und Biomasse in einem Ökosystem existieren, wie diese Substanzen fließen bzw. auf den verschiedenen Ebenen zu- oder abnehmen.
Stufen einer Nahrungspyramide
Wie oben beschrieben, soll die Nahrungspyramide – anhand von Stufen (Produzenten, Konsumenten) – einen Überblick über Energien, Biomassen und Anzahl der Individuen in einem Lebensraum bzw. Ökosystem liefern.
Produzenten auf der untersten Stufe der ökologischen Nahrungspyramide
Auf der untersten Ebene der Pyramide befinden sich die Produzenten. Das sind die Pflanzen, welche Sauerstoff, Zucker und pflanzliche Biomasse produzieren.
In einem Lebensraum müssen sehr viele Pflanzen existieren, welche durch Photosynthese immer wieder das Kohlendioxid aus der Luft in Sauerstoff umwandeln, welcher dann den Tieren zur Atmung zur Verfügung steht. Beim Stoffwechsel der Pflanzen (Photosynthese) entsteht Zucker, welcher in den Pflanzen gespeichert wird und als Nahrungsquelle den Tieren und Pilzen zur Verfügung steht.
Die Biomasse, also die Masse der organischen Stoffe bzw. die Lebendmasse oder in diesem Fall die Pflanzenmasse, ist auf dieser Stufe am höchsten.
Primärkonsumenten auf der zweiten Stufe der Nahrungspyramide
Auf der zweiten Ebene befinden sich Tiere und auch Pilze, welche sich von Pflanzen ernähren. Die Pflanzenfresser produzieren selbst nichts und deshalb findet hier der Übergang zwischen Produktion und Konsum (Verbrauch) statt.
Dennoch sind die Organismen auf dieser Ebene wichtig, um den Bestand an Pflanzen zu regulieren und gleichzeitig für deren Ausbreitung bzw. Erhalt zu sorgen. Denn die Individuen dieser Ebene ernähren sich von Pflanzen bzw. deren Bestandteilen (Blätter, Früchte, Nüsse). Man spricht von Primärkonsumenten (primär = erste) oder Erstverbraucher. Durch die Ausscheidung von Kot, nach dem Fressen von Früchten, werden die Pflanzensamen neu verteilt, wodurch neue Pflanzen an anderen Orten entstehen.
Typische Pflanzenfresser auf dieser Stufe sind Kaninchen und die meisten anderen Nagetiere, Rehe und Hirsche.
Die Anzahl der tierischen Konsumenten auf dieser Stufe fällt gegenüber der Anzahl der Pflanzen auf der Produzentenstufe deutlich geringer aus. Die Energie, welche hier produziert wird, nimmt ab. Dennoch wird Energie produziert, da die Pflanzenfresser den pflanzlichen Zucker in körpereigene Substanzen (Fette, Kohlenhydrate, Proteine) umwandeln, wodurch Energie freigesetzt wird, welche die Tiere benötigen.
Biomasse (Masse der Tiere) entsteht immer noch, da durch den Verzehr der pflanzlichen Nahrung ein Wachstum und eine Entwicklung der Tiere stattfinden kann. Außerdem werden neue Pflanzenfresser geboren und überleben auch, falls Nahrungsüberschuss für diese Ebene vorliegt. Der Gewinn an Biomasse für das Ökosystem ist allerdings deutlich kleiner als auf der Stufe der Produzenten.
Sekundärkonsumenten als Zwischenstufen auf der Nahrungspyramide
Auf der nächsten Stufe befinden sich Jäger (Prädator), welche sich von Pflanzenfressern ernähren. So fressen beispielsweise Wildschweine als typische Allesfresser auch kleinere Insekten, Würmer und andere wirbellose Tiere, welche zuvor die Pflanzen konsumierten. Diese Jäger bilden nicht die Spitze der Pyramide, da diese ebenfalls von Fressfeinden bedroht werden. Man nennt diese Sekundärkonsumenten (sekundär = zweite) oder Zweitverbraucher.
Typische Jäger, welche als Sekundärkonsumenten auftreten sind Marder, kleinere Füchse oder kleinere Greifvögel. Da diese nicht die Spitze der Pyramide bilden und stattdessen nur eine Zwischenstufe darstellen, werden diese Jäger auch als Mesoprädatoren bezeichnet.
Auf dieser Ebene können verschiedene Räuber-Beute-Beziehungen stattfinden, wodurch es mehrere Mesoprädatoren geben kann, welche durch andere Verbraucher ebenfalls bedroht werden. Beispielsweise ernähren sich Singvögel von Würmern und Insekten. Somit sind die Vögel bereits auf der Stufe der Zweitverbraucher, da Würmer aus Fleisch bestehen. Diese Singvögel werden allerdings auch von Raubvögeln, Füchsen oder Mardern bedroht.
Das Energieniveau der Stufe nimmt gegenüber den vorherigen Stufen weiter ab, ist aber dennoch vorhanden. Denn durch das Fleisch, welches die Fleischfresser als Nahrungsquelle nutzen, nehmen sie die organischen Stoffe (Fette, Kohlenhydrate, Proteine) der Konsumenten (Pflanzenfresser) auf, speisen diese in ihren eigenen Stoffwechsel ein, wandeln diese Stoffe in körpereigene Substanzen um und erzeugen dadurch Energie.
Endverbraucher an der Spitze der Nahrungspyramide
An der obersten Spitze einer Nahrungspyramide steht der Gipfelräuber bzw. Spitzenprädator, welcher die dominante Spezies in einen Ökosystem ist. Dieser ist Fressfeind aller Zwischenstufen und mitunter auch der ersten Konsumentenstufe.
Ein Wolf ist ein typischer Spitzenräuber, welcher Wildschweine (Sekundärkonsument) oder Rehe (Primärkonsument) frisst. Der Wolf wird allerdings kaum Insekten fressen. Somit muss der Spitzenprädator nicht alle Tiere fressen, um den Lebensraum zu dominieren. Stattdessen reicht es aus, keine natürlichen Fressfeinde zu haben – um Dominanz zu erlangen.
Gesetze der Nahrungspyramide
Folgende Gesetze lassen sich anhand der Nahrungspyramide ableiten:
- Auf der ersten Stufe (Produzenten) sind Energie, Biomasse und die Anzahl der Individuen am größten.
- Mit jeder Zwischenstufe nehmen Energie, Biomasse und Anzahl der Individuen ab.
- Auf der höchsten Stufe, der Spitze der Pyramide, existiert nur noch ein Individuum (Spitzenprädator), welcher für verschiedene Spezies auf den anderen Stufen den Fressfeind darstellt
- Energie, Biomasse und Anzahl der Individuen nehmen von Stufe zu Stufe immer weiter ab und sind an der Spitze am geringsten.
Selbstregulierung der Nahrungspyramide
Ein Ökosystem ist ein Lebensraum, welche im Gleichgewicht ist und den Zustand des Gleichgewichts selbst erhalten kann. Das bedeutet, dass immer mehr Produzenten vorhanden sein müssen als Konsumenten. Denn sobald Pflanzen in einem Lebensraum fehlen bzw. nicht ausreichend vorhanden sind, fehlt den tierischen Verbrauchern die Lebensgrundlage.
Existieren zu viele pflanzenfressende Primärkonsumenten wird der Bestand an Pflanzen sinken, wodurch den Pflanzenfressern irgendwann auch die Lebensgrundlage fehlt, weshalb diese ebenfalls sterben bzw. deren Anzahl sinken wird.
Existieren zu viele Fleischfresser, sinkt zuerst die Anzahl der Beutetiere (Primär- und Sekundärkonsumenten), da diese zahlreich gefressen werden. Aber den Fleischfressern fehlt dadurch ebenfalls die Nahrung, weshalb Jungtiere, ältere oder schwächere Tiere zuerst und irgendwann auch die stärkeren Tiere sterben.
Du erkennst es…
Die höheren Stufen haben Auswirkungen auf die unteren Stufen, welche wiederum Auswirkung auf höhere Stufen haben.
Zusammenfassung
- Nahrungspyramiden sind eine Darstellungsform, um die Zu- und Abnahme von Energie, Individuenzahl und Biomasse in einem Ökosystem zu demonstrieren.
- Auf der unteren Hierarchieebene befinden sich die Pflanzen als Produzenten des Systems, welche Sauerstoff und Biomasse bereitstellen.
- Ebene 2 sind die Pflanzenfresser, welche als Primärkonsumenten bezeichnet werden. Die Anzahl der Individuen, das Energievolumen und die Biomasse nehmen gegenüber der ersten Ebene ab.
- Die dritte Ebene bilden die Zweit- oder Zwischenverbraucher. Es handelt sich um Fleischfresser, welche die Tiere der ersten Ebene als Nahrungsquelle nutzen. Energie, Biomasse und Individuenanzahl nehmen weiter ab.
- Auf der obersten Ebene steht der Endverbraucher, auch Spitzenprädator, genannt. Die Individuenanzahl beschränkt sich auf sehr wenige Tiere. Produzierte Energie und Biomasse sind hier am kleinsten.
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